JP5495375B2 - Earth leakage detector - Google Patents

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Description

本発明は、漏電検出装置に係り、特に漏電誤検出防止機能を備えた漏電検出装置に関する。   The present invention relates to a leakage detection device, and more particularly to a leakage detection device having a function of preventing erroneous leakage detection.

漏電検出装置は、複数の一次導体を貫通させた軟磁性材料等の磁性体からなる環状のコアと、このコアに巻回したトロイダル状のコイルとを有して構成される零相変流器（ＺＣＴ）を備え、この零相変流器のコイル両端の電圧を漏電検出出力として出力するものである。漏電が生じた場合は、一次導体のいずれかに漏電電流が流れ、複数の一次導体における電流が不平衡となるので、漏電電流により発生する磁束によって零相変流器のコアにおける磁束の状態が変化する。これにより、零相変流器のコイルに漏電電流に相当する誘起電圧が発生し、漏電電流に相当する電圧がコイル両端で生じる。また、漏電が発生していない場合は、複数の一次導体に流れる電流のベクトル和が零であるいわゆる平衡状態である時、零相変流器のコア中に磁束はあるが、これらの磁束は打ち消し合い、コイルに誘起電圧は発生せず、漏電は検出されない。したがって、零相変流器のコイル両端の電圧を漏電検出出力として出力することで、漏電電流の検出が可能となっている。   A leakage detecting device is a zero-phase current transformer comprising an annular core made of a magnetic material such as a soft magnetic material having a plurality of primary conductors penetrated, and a toroidal coil wound around the core. (ZCT) and outputs the voltage across the coil of this zero-phase current transformer as a leakage detection output. When a leakage occurs, a leakage current flows through one of the primary conductors, and the currents in the multiple primary conductors become unbalanced. Change. Thereby, an induced voltage corresponding to the leakage current is generated in the coil of the zero-phase current transformer, and a voltage corresponding to the leakage current is generated at both ends of the coil. In addition, when there is no leakage, when there is a so-called equilibrium state in which the vector sum of currents flowing through a plurality of primary conductors is zero, there is a magnetic flux in the core of the zero-phase current transformer, but these magnetic fluxes are They cancel each other, no induced voltage is generated in the coil, and no leakage is detected. Therefore, the leakage current can be detected by outputting the voltage across the coil of the zero-phase current transformer as the leakage detection output.

しかし、実際には、一次導体の位置の影響や、コイルの巻きばらつきなどにより、コア内部の磁束の均一性がくずれ、平衡状態においてもコイルに誘起電圧が発生してしまうことがある。また、一次導体の負荷側にモータのような突入電流の流れる負荷機器が接続された場合には、コイルに発生する誘起電圧は、漏電電流を検出する電圧と同等以上の電圧となり、誤検出を引き起こすことがある。   However, in reality, due to the influence of the position of the primary conductor, coil winding variation, etc., the uniformity of the magnetic flux inside the core may be lost, and an induced voltage may be generated in the coil even in an equilibrium state. In addition, when a load device such as a motor that has an inrush current is connected to the load side of the primary conductor, the induced voltage generated in the coil is equal to or higher than the voltage for detecting the leakage current, which may cause false detection. May cause.

このような誤検出を防ぐため、従来の漏電検出装置は、環状のコアを用いており、かつ貫通させる一次導体もコアの中央に密集させて配置し、さらにそれらの一次導体を対称に配置することで、平衡状態でのコイルの誘起電圧を抑えて零相電流以外による出力を抑制する構成としている。さらに平衡電流により生じる磁束がコアへ侵入しないように、コアおよびそれに巻き回されたコイルの周囲を軟磁性材料で覆ったりすることで、このような平衡状態での出力を抑制する構成としている。   In order to prevent such erroneous detection, the conventional leakage detecting device uses an annular core, and the primary conductors to be penetrated are also arranged densely in the center of the core, and the primary conductors are arranged symmetrically. Thus, the configuration is such that the induced voltage of the coil in an equilibrium state is suppressed and the output other than the zero-phase current is suppressed. Further, the output of the balanced state is suppressed by covering the core and the coil wound around the core with a soft magnetic material so that the magnetic flux generated by the balanced current does not enter the core.

しかしながら、例えば漏電遮断器のような機器に漏電検出装置を組み込む場合、上記のような構成では、貫通させる一次導体の形状が相毎に異なるとともに、組立性も悪くなり、また各相の導体が近接することになる。このため、一次導体間に絶緑物を要する点、外部の磁気的影響を受けやすい点、温度上昇が大きくなる点など、コスト面、性能面での課題があった。これに対し、環状のコアを大きくすることで一次導体を離して、前記課題を回避することが可能である。しかし、機器への組み込みにおいて構造的な制約が大きくなり、機器自体が大型化してしまうという課題がある。   However, when the leakage detection device is incorporated into a device such as a leakage breaker, for example, in the configuration as described above, the shape of the primary conductor to be penetrated is different for each phase, the assemblability is deteriorated, and the conductor of each phase is It will be close. For this reason, there are problems in terms of cost and performance, such as a point that requires an green object between the primary conductors, a point that is susceptible to external magnetic influences, and a point that the temperature rise is large. On the other hand, it is possible to avoid the problem by separating the primary conductor by enlarging the annular core. However, there is a problem that structural restrictions increase in the incorporation into the device, and the device itself becomes large.

一方、環状のコアの大型化を回避するために、略長円形状（トラック型）のコアを用いて一次導体を離して配置した構成もある（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この構成では、前述したような大型化に関する課題は解決できるものの、平衡状態でのコイルの誘起電圧は、コアが環状で一次導体が密集した構成のものより大きくなってしまい、誤検出が発生しやすくなるという課題がある。   On the other hand, in order to avoid an increase in the size of the annular core, there is also a configuration in which the primary conductors are separated from each other by using a substantially oval (track type) core (see, for example, Patent Document 1). However, with this configuration, although the problems related to the enlargement as described above can be solved, the induced voltage of the coil in the equilibrium state becomes larger than that of the configuration in which the core is annular and the primary conductors are densely packed, and erroneous detection is caused. There is a problem that it is likely to occur.

そこで、一次導体の貫通方向に沿う回転軸を中心としてコイルを回転可能に収容し、平衡状態でのコイルの誘起電圧を抑制するようにした零相変流器も提案されている（特許文献２）。   Therefore, a zero-phase current transformer has also been proposed in which a coil is rotatably accommodated around a rotation axis along the penetrating direction of the primary conductor so as to suppress the induced voltage of the coil in an equilibrium state (Patent Document 2). ).

また、コイルを貫通する複数の一次導体の各々に電流検出装置を配し、この電流検出装置の出力電圧の合成値がしきい値を超えたときのみ、漏電検出装置の漏電検出信号のロックを外すように構成して、誤検知を防止する漏電検出装置も提案されている（特許文献３）。   In addition, a current detection device is arranged on each of the plurality of primary conductors that penetrate the coil, and the leakage detection signal of the leakage detection device is locked only when the combined value of the output voltages of the current detection device exceeds a threshold value. There has also been proposed a leakage detection device configured to be removed so as to prevent erroneous detection (Patent Document 3).

特開平７−０８３９６０号公報JP-A-7-083960 特開２００７−１４２０６５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-142065 特開２０００−３１２４３４号公報JP 2000-31434 A

上述したように、従来の漏電検出装置では、コア内部の磁束が不均一となるのを抑制するため、一次導体をコア中央部に密集させて配置し、一次導体により生じる磁束を互いに打ち消しやすくしていたが、コアを円形状とした場合、小型化が困難になる。一方、特許文献１では、機器の小型化及び組立性を考慮して、コアを長円形状としているが、この場合、特にコア内部の磁束の均一性がくずれ易くなり、誤検出が生じやすいという課題がある。
また、特許文献２では、設定の度毎に、コイルを回転し、調整しなければならず、調整に時間がかかることがある。
さらにまた、特許文献３では、相毎にそれぞれ電流検出装置が必要となるため、高コストとなり、漏電遮断装置のような機器に組み込むためには、寸法上の制約も大きくなるという問題があった。
そこで、いかなる形状のコアに対しても、適用可能で誤検出の少ない漏電検出装置が求められていた。 As described above, in the conventional leakage detection device, in order to prevent the magnetic flux inside the core from becoming non-uniform, the primary conductors are arranged close to the center of the core so that the magnetic fluxes generated by the primary conductors can easily cancel each other. However, when the core is circular, it is difficult to reduce the size. On the other hand, in Patent Document 1, in consideration of downsizing and assembling of the device, the core has an oval shape. In this case, however, the uniformity of the magnetic flux inside the core is particularly likely to be broken, and erroneous detection is likely to occur. There are challenges.
Moreover, in patent document 2, a coil must be rotated and adjusted for every setting, and adjustment may take time.
Furthermore, Patent Document 3 requires a current detection device for each phase, resulting in a high cost and a problem that a size constraint is increased in order to be incorporated in a device such as a leakage breaker. .
Therefore, there has been a demand for a leakage detecting device that can be applied to a core of any shape and has few false detections.

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、誤検出を抑制して検出精度を向上することが可能な漏電検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a leakage detecting device capable of suppressing erroneous detection and improving detection accuracy.

本発明は、複数の一次導体と、前記複数の一次導体を内側に貫通させる環状の磁性材料からなるコアと、前記コアの周回に沿って巻線が巻回されたトロイダル状の漏電検出コイルと、前記漏電検出コイルに発生する誘起電圧による出力電圧のベクトル和を漏電出力として検出する漏電検出部と、前記一次導体を流れる各電流の絶対値に基づく出力を検出することで前記ベクトル和が零である平衡電流を検出する平衡電流検出部と、前記平衡電流検出部の出力に応じて平衡状態であるか否かを判別する平衡状態判別部と、前記平衡状態判別部で出力される、平衡状態でないとの出力と、前記漏電検出部の出力との論理積に基づき、不動作制御をおこなう制御部とを具備し、前記平衡電流検出部は、前記複数の一次導体に対し、共通でひとつ設けられた平衡電流検出部で構成された漏電検出装置を提供する。
この構成によれば、大電流が流れて、磁界が飽和状態となることで、平衡時に磁束が不平衡となり、漏電出力が検出された場合にも、前記平衡電流検出部で、平衡状態であるか否かを判別し、平衡状態であるときには、不動作制御を行うようにしているため、誤動作を低減することができる。また、漏電検出コイルに出力が発生しやすい環境である、非円形形状のコアを用いた場合にも誤検出を低減することができるため、構造上の制約を受けることなく配置することができる。さらにまた、一次導体を環状のコアの中央に対称配置することも不要で一次導体間の距離をとることができる。また機器組み込み型の漏電検出装置においては組み立て性が向上し、別部品による一次導体間の絶縁が不要となり、低コスト化をはかることができる。さらにまた、平衡電流により生じる磁束がコアへ侵入しないように、コイル周囲に配置していた軟磁性材料も不要となる。ここで絶対値に基づく出力としては例えば絶対和が用いられる。また、一つ一つ平衡電流検出部を設ける必要がなく、平衡電流の検出をひとつの部品で実現することができることで、小型化を図ることができる。 The present invention includes a plurality of primary conductors, a core made of an annular magnetic material that penetrates the plurality of primary conductors inward, and a toroidal leakage detection coil in which a winding is wound along the circumference of the core A leakage detection unit for detecting a vector sum of output voltages due to an induced voltage generated in the leakage detection coil as a leakage output; and detecting an output based on an absolute value of each current flowing through the primary conductor to reduce the vector sum to zero. An equilibrium current detection unit for detecting an equilibrium current, an equilibrium state determination unit for determining whether or not an equilibrium state is determined according to an output of the balance current detection unit, and an equilibrium state output by the equilibrium state determination unit A control unit that performs non-operation control based on a logical product of an output that is not in a state and an output of the leakage detection unit, and the balanced current detection unit is common to the plurality of primary conductors. Establishment Providing configured leakage detecting device in a balanced current detector.
According to this configuration, when a large current flows and the magnetic field becomes saturated, the magnetic flux becomes unbalanced at the time of equilibrium, and even when a leakage output is detected, the balanced current detection unit is in an equilibrium state. It is determined whether or not it is in an equilibrium state, and malfunction control can be reduced because the non-operation control is performed. Further, even when a non-circular core, which is an environment in which an output is easily generated in the leakage detection coil, can be reduced, it can be arranged without being restricted in structure. Furthermore, it is not necessary to arrange the primary conductors symmetrically in the center of the annular core, and the distance between the primary conductors can be taken. In addition, the built-in type leakage detecting device is improved in assemblability and does not require insulation between primary conductors by separate parts, so that the cost can be reduced. Furthermore, the soft magnetic material disposed around the coil is not required so that the magnetic flux generated by the balanced current does not enter the core. Here, as an output based on the absolute value, for example, an absolute sum is used. Further, it is not necessary to provide each one of the balanced current detection units, and the detection of the balanced current can be realized with one component, so that the size can be reduced.

また、本発明は、上記漏電検出装置であって、前記平衡電流検出部は、前記複数の一次導体を内側に貫通させる環状の磁性材料からなる平衡電流検出コアと、前記平衡電流検出コアの周回に沿って巻線が巻回されたトロイダル状の平衡電流検出コイルとを具備し、前記平衡電流検出コイルに発生する誘起電圧による出力電圧を検出するものを含む。
この構成によれば、１対のコイルと加算演算部とで簡単に構成可能である。 Further, the present invention is the above-described leakage detection device, wherein the balanced current detection unit includes a balanced current detection core made of an annular magnetic material that penetrates the plurality of primary conductors inside, and a circulation of the balanced current detection core. And a toroidal balanced current detection coil having a winding wound along the line, and detecting an output voltage due to an induced voltage generated in the balanced current detection coil.
According to this configuration, it is possible to easily configure with a pair of coils and an addition operation unit.

また、本発明は、上記漏電検出装置であって、前記平衡電流検出コアは、前記漏電検出部のコアから離間した位置に配設されたものを含む。
この構成によれば、所望の位置で平衡電流を検出することができる。 Further, the present invention is the above-described leakage detection device, wherein the balanced current detection core is disposed at a position separated from the core of the leakage detection unit.
According to this configuration, the equilibrium current can be detected at a desired position.

また、本発明は、上記漏電検出装置であって、前記平衡電流検出コアは、前記漏電検出部のコアと共通であるものを含む。
この構成によれば、小型化を図ることができる。 Further, the present invention is the above leakage detection device, wherein the balanced current detection core is common to the core of the leakage detection unit.
According to this configuration, the size can be reduced.

また、本発明は、上記漏電検出装置であって、前記平衡電流検出コイルは、前記平衡電流検出コアの周回に沿ってトロイダル状に巻回された１対のコイルで構成され、前記一対のコイルの出力を、反転させて加算する出力取り出し部とを有するものを含む。
この構成によれば、１対のコイルと出力取り出し部（加算演算部）のみで容易に構成可能である。 Further, the present invention is the above leakage detection device, wherein the balanced current detection coil is composed of a pair of coils wound in a toroidal shape along the circumference of the balanced current detection core, and the pair of coils And an output extraction unit that inverts and adds the outputs.
According to this configuration, it can be easily configured with only a pair of coils and an output extraction unit (addition calculation unit).

また、本発明は、上記漏電検出装置であって、前記平衡電流検出コイルは、ともに同一方向に巻回され、各平衡電流検出コイルの両端は、同一方向の磁束が発生すると、出力が打ち消される方向に接続された１対のコイルで構成され、接続されたうちの少なくとも片側には抵抗が接続されているものを含む。
この構成によれば、平衡電流検出部がコイルだけで構成できるため、低コストである。 Further, the present invention is the above leakage detection device, wherein both the balanced current detection coils are wound in the same direction, and when the magnetic flux in the same direction is generated at both ends of each balanced current detection coil, the output is canceled out. It includes a pair of coils connected in the direction, and a resistor is connected to at least one of the connected coils.
According to this configuration, the balanced current detection unit can be configured with only a coil, and thus the cost is low.

また、本発明は、上記漏電検出装置であって、前記平衡電流検出コイルは、互いに逆方向に巻回され、各平衡電流検出コイルの両端は、同一方向の磁束が発生すると、出力が打ち消される方向に接続された１対のコイルで構成され、接続されたうちの少なくとも片側には抵抗が接続されているものを含む。
この構成によれば、平衡電流検出部がコイルだけで構成でき、また、コイル同士の接続線の引き回しが容易である。 Further, the present invention is the above leakage detection device, wherein the balanced current detection coils are wound in opposite directions, and the output is canceled when a magnetic flux in the same direction is generated at both ends of each balanced current detection coil. It includes a pair of coils connected in the direction, and a resistor is connected to at least one of the connected coils.
According to this configuration, the balanced current detection unit can be configured by only the coil, and the connection line between the coils can be easily routed.

また、本発明は、上記漏電検出装置であって、前記平衡電流検出コイルは、前記平衡電流検出コアを貫通している一次導体の近傍において高密度に巻回されたものを含む。
この構成によれば、一次導体の近傍において巻線密度を高くすることで、小さな平衡電流に対しての、平衡電流検出コイルの出力を大きく取ることができるため、平衡出力対策部品を削減することができる。 Further, the present invention is the above leakage detection device, wherein the balanced current detection coil is wound at a high density in the vicinity of a primary conductor passing through the balanced current detection core.
According to this configuration, by increasing the winding density in the vicinity of the primary conductor, the output of the balanced current detection coil can be increased with respect to a small balanced current, so the number of balanced output countermeasure parts can be reduced. Can do.

また、本発明は、上記漏電検出装置であって、前記平衡電流検出コイルは、前記平衡電流検出コアを貫通している一次導体の近傍においてのみ巻回されたものを含む。
この構成によれば、一次導体の近傍においてのみ平衡電流検出コイルを巻回することで、平衡電流検出コイルの巻回が容易となる。 Further, the present invention is the above leakage detection device, wherein the balanced current detection coil is wound only in the vicinity of a primary conductor penetrating the balanced current detection core.
According to this configuration, the balanced current detection coil can be easily wound by winding the balanced current detection coil only in the vicinity of the primary conductor.

また、本発明は、上記漏電検出装置であって、前記平衡電流検出コアは、ほぼトラック形状のコアで構成され、前記複数の一次導体は、前記コアの長手方向にほぼ対称に並置され、前記コイルは、前記トラック形状の曲線部分の周回に沿ってトロイダル状に巻回されている。
この構成によれば、巻線部における平衡電流検出コイルのコアの磁束が最も近傍にある一次導体の電流方向に大きく寄与するため、ひとつのコイルを鎖交する磁束は常に同一方向であるため、平衡電流検出コイルの出力を大きくすることができる。 Further, the present invention is the above leakage detection device, wherein the balanced current detection core is constituted by a substantially track-shaped core, and the plurality of primary conductors are juxtaposed substantially symmetrically in the longitudinal direction of the core, The coil is wound in a toroidal shape along the circumference of the curved portion of the track shape.
According to this configuration, since the magnetic flux of the core of the balanced current detection coil in the winding part greatly contributes to the current direction of the primary conductor that is closest, the magnetic flux interlinking one coil is always in the same direction, The output of the balanced current detection coil can be increased.

また、本発明は、上記漏電検出装置であって、前記平衡電流検出コイルは、前記漏電検出コイルの外側に重ねて巻回されたものを含む。
この構成によれば、コアの共用化をはかることができ、占有面積の低減が可能となる。 Moreover, this invention is said leakage detection apparatus, Comprising: The said balance current detection coil includes what was wound on the outer side of the said leakage detection coil.
According to this configuration, the core can be shared, and the occupied area can be reduced.

また、本発明は、上記漏電検出装置であって、前記平衡電流検出コイルは、前記漏電検出コイルとの間が絶縁体で分離されたものを含む。
この構成によれば、平衡電流検出コイルの巻回が容易となり、量産性の向上を図ることができる。 In addition, the present invention is the above-described leakage detection device, wherein the balanced current detection coil includes one that is separated from the leakage detection coil by an insulator.
According to this configuration, the balanced current detection coil can be easily wound and the mass productivity can be improved.

また、本発明は、上記漏電検出装置であって、前記漏電検出コイルは、前記コアの外周に絶縁材を介して巻回され、前記平衡電流検出コイルは、前記漏電検出コイルの外側に絶縁材を介して巻回されたものを含む。
この構成によれば、絶縁部材を介することで、下層側に巻回されている漏電検出コイルによる干渉を受けることなく巻回することができ、平衡電流検出コイルの巻きむらの発生を低減することができる。 Further, the present invention is the above leakage detection device, wherein the leakage detection coil is wound around an outer periphery of the core via an insulating material, and the balanced current detection coil is disposed outside the leakage detection coil. Including those wound through.
According to this configuration, it is possible to wind without receiving interference from the leakage detection coil wound on the lower layer side through the insulating member, and to reduce the occurrence of uneven winding of the balanced current detection coil. Can do.

また、本発明は、上記漏電検出装置であって、前記漏電検出部または前記平衡電流検出部の少なくとも一方において、基板に内蔵されて構成されたコアと、前記基板において、回路パターン及びスルーホールによって前記コアの外側にコアの周回に沿って巻線が巻回された構造となるトロイダル状のコイルとを具備したものを含む。
この構成によれば、基板上でコイルを形成するため、製造が容易となる。また両コイルの巻きむらがなくなり、電気的な出力特性が安定し量産性が向上する。 Further, the present invention is the above leakage detection apparatus, wherein at least one of the leakage detection unit and the balanced current detection unit includes a core built in a substrate, and a circuit pattern and a through hole in the substrate. And a toroidal coil having a structure in which a winding is wound along the circumference of the core outside the core.
According to this configuration, since the coil is formed on the substrate, manufacturing is facilitated. Moreover, the winding unevenness of both coils is eliminated, the electrical output characteristics are stabilized, and the mass productivity is improved.

また、本発明は、上記漏電検出装置であって、前記漏電検出部および前記平衡電流検出部は、少なくとも３層の絶縁層を備えた積層基板で構成され、前記積層基板の中間層に、前記平衡電流検出コアおよび漏電検出コアの両方を兼ねるコアが挟み込まれて、前記漏電検出コイルおよび前記平衡電流検出コイルは、回路パターンおよびスルーホールによって、前記コアの周回に引き回されたものを含む。
この構成によれば、立体形成によって、小型化が可能となる。 Further, the present invention is the above leakage detection device, wherein the leakage detection unit and the balanced current detection unit are configured by a multilayer substrate including at least three insulating layers, and the intermediate layer of the multilayer substrate includes A core that serves as both a balanced current detection core and a leakage detection core is sandwiched, and the leakage detection coil and the balanced current detection coil include those that are routed around the core by circuit patterns and through holes.
According to this configuration, it is possible to reduce the size by forming the solid.

また、本発明は、上記漏電検出装置であって、前記スルーホールは、前記コアの内径側と外径側とに沿ってそれぞれ所定の間隔で配列された内側スルーホール群と、外側スルーホール群とで構成され、前記漏電検出コイルと前記平衡電流検出コイルを構成するスルーホールはそれぞれ、ひとつおきに回路パターンで接続され、前記回路パターンは、前記コアの上層側と下層側とで、ねじれの方向に交差するように配置されたものを含む。
この構成によれば、効率的に両コイルを配置することができ、コイルの巻き数を増大することができるため、出力が大きくなり、漏電検出コイルの高感度化をはかることができ、小さな平衡電流に対しても検出が可能となる。これにより、占有面積を最大限に利用し、小型で高感度の漏電検知装置を提供することが可能となる。 Further, the present invention is the above leakage detection device, wherein the through holes are arranged at predetermined intervals along an inner diameter side and an outer diameter side of the core, and an outer through hole group. Each of the through-holes constituting the leakage detection coil and the balanced current detection coil is connected with every other circuit pattern, and the circuit pattern is twisted between the upper layer side and the lower layer side of the core. Including those arranged to intersect the direction.
According to this configuration, both coils can be efficiently arranged and the number of turns of the coil can be increased, so that the output is increased, the sensitivity of the leakage detection coil can be increased, and a small balance can be achieved. Detection is also possible for current. As a result, it is possible to provide a small and highly sensitive leakage detection device that makes the most of the occupied area.

また、本発明は、上記漏電検出装置であって、前記内側スルーホール群は千鳥状に配列されたものを含む。
この構成によれば、より、効率的に両コイルを配置することができ、コイルの巻き数をさらに増大することができるため、出力が大きくなり、漏電検出コイルの高感度化をはかることができ、小さな平衡電流に対しても検出が可能となる。 Moreover, this invention is said electric leakage detection apparatus, Comprising: The said inner side through-hole group includes what was arranged in zigzag form.
According to this configuration, both coils can be arranged more efficiently and the number of turns of the coil can be further increased, so that the output is increased and the sensitivity of the leakage detection coil can be increased. It is possible to detect even a small equilibrium current.

また、本発明は、上記漏電検出装置であって、少なくとも４層の絶縁層を備えた積層基板で構成され、前記漏電検出部および前記平衡電流検出部は、それぞれ異なる層に形成され、一方が前記コアを中心として内側の２層に、他方が外側の２層に形成されたものを含む。
この構成によれば、より多くのコイル巻き数を実現することができ、出力が大きくなり、漏電検出コイルの高感度化を図ることができるとともに、小さな平衡電流に関しても検出が可能となる。 Further, the present invention is the leakage detection device described above, comprising a multilayer substrate having at least four insulating layers, wherein the leakage detection unit and the balanced current detection unit are formed in different layers, respectively, Including the core formed in the inner two layers and the other in the outer two layers.
According to this configuration, a larger number of coil turns can be realized, the output can be increased, the sensitivity of the leakage detection coil can be increased, and even a small balanced current can be detected.

本発明によれば、一次導体の機器の小型化が容易で組立性が良好な構成としながら、誤検出を抑制して検出精度を向上することが可能な漏電検出装置を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a leakage detection device capable of suppressing erroneous detection and improving detection accuracy while easily reducing the size of a primary conductor device and having good assembly.

本発明の実施の形態に係る漏電検出装置の構成原理を示す図The figure which shows the structure principle of the leak detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態に係る漏電検出装置の動作説明図Operation explanatory diagram of a leakage detection device according to the first embodiment of the present invention 本発明の第１の実施の形態に係る漏電検出装置の動作説明図Operation explanatory diagram of a leakage detection device according to the first embodiment of the present invention 本発明の第１の実施の形態に係る漏電検出装置の動作説明図Operation explanatory diagram of a leakage detection device according to the first embodiment of the present invention 本発明の第１の実施の形態に係る漏電検出装置のコア及びコイルに三相の一次導体を貫通して配置した場合の構成を示す図The figure which shows the structure at the time of arranging the three-phase primary conductor in the core and coil of the leak detection apparatus which concern on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図The figure which shows the principal part structure of the leak detection apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図The figure which shows the principal part structure of the leak detection apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施の形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図The figure which shows the principal part structure of the leak detection apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５の実施の形態に係る漏電検出装置の平衡電流検出部の要部構成を示す図The figure which shows the principal part structure of the balanced current detection part of the leak detection apparatus which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第６の実施の形態に係る漏電検出装置の平衡電流検出部の要部構成を示す図The figure which shows the principal part structure of the balanced current detection part of the leak detection apparatus which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第７の実施の形態に係る漏電検出装置の平衡電流検出部の要部構成を示す図The figure which shows the principal part structure of the balanced current detection part of the leak detection apparatus which concerns on the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第８の実施の形態に係る漏電検出装置の平衡電流検出部の要部構成を示す図The figure which shows the principal part structure of the balanced current detection part of the leak detection apparatus which concerns on the 8th Embodiment of this invention. 本発明の第９の実施の形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図The figure which shows the principal part structure of the leak detection apparatus which concerns on the 9th Embodiment of this invention. 本発明の第１０の実施の形態に係る漏電検出装置のコアの断面を示す図The figure which shows the cross section of the core of the leak detection apparatus which concerns on the 10th Embodiment of this invention 本発明の第１１の実施の形態に係る漏電検出装置のコアの断面を示す図The figure which shows the cross section of the core of the leak detection apparatus which concerns on the 11th Embodiment of this invention 本発明の第１２の実施の形態に係る漏電検出装置のコア、コイル及び一次導体の斜視図The perspective view of the core of the earth-leakage detection apparatus based on the 12th Embodiment of this invention, a coil, and a primary conductor 本発明の第１２の実施の形態に係る漏電検出装置の各基板を分解した状態の分解斜視図The disassembled perspective view of the state which decomposed | disassembled each board | substrate of the leak detection apparatus which concerns on the 12th Embodiment of this invention. 本発明の第１２の実施の形態に係る漏電検出装置のコアを構成する基板の分解斜視図The disassembled perspective view of the board | substrate which comprises the core of the leak detection apparatus which concerns on the 12th Embodiment of this invention. 本発明の第１３の実施の形態に係る漏電検出装置のコイルの要部拡大図The principal part enlarged view of the coil of the leak detection apparatus which concerns on the 13th Embodiment of this invention. 本発明の第１４の実施の形態に係る漏電検出装置のコア、コイル及び一次導体の斜視図The perspective view of the core of the earth-leakage detection apparatus which concerns on the 14th Embodiment of this invention, a coil, and a primary conductor 本発明の第１４の実施の形態に係る漏電検出装置の各基板を分解した状態の分解斜視図The exploded perspective view of the state which decomposed | disassembled each board | substrate of the leak detection apparatus which concerns on the 14th Embodiment of this invention 本発明の第１４の実施の形態に係る漏電検出装置の斜視図A perspective view of a leakage detection device according to a fourteenth embodiment of the present invention.

本実施の形態では、本発明に係る漏電検出装置の一例として、環状のコアにコイルが巻回されて構成された零相変流器を備える漏電検出装置の構成を示す。この漏電検出装置は、電子式ブレーカ等の開閉器等に搭載されて用いられる。   In the present embodiment, as an example of a leakage detection device according to the present invention, a configuration of a leakage detection device including a zero-phase current transformer configured by winding a coil around an annular core is shown. This leakage detection device is used by being mounted on a switch such as an electronic breaker.

本発明の実施の形態に係る漏電検出装置は、漏電検出三相３線式電路での例であり、図１にその構成原理の概要を示すように、軟磁性体からなる環状のコアの周回に沿ってトロイダル状に巻回されたコイルで、三相３線式電路を構成する３本の一次導体（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）を囲むように構成されている。そして、漏電電流検出部１５の出力から漏電であると判断する漏電電流判別部１６の出力を得、さらに平衡電流を検出する平衡電流検出部２５の出力から平衡電流であると判断する平衡電流判別部２７の出力の論理積をとり、漏電電流判別部１６に出力があった場合にも、平衡電流判別部２７の出力によって不動作制御信号が出力されると、漏電電流による制御信号を送出しないように構成し、誤動作の低減をはかるようにしたものである。実際には不動作制御信号の反転出力と制御信号との論理積をとることで、誤検出を防止している。   The leakage detection device according to the embodiment of the present invention is an example of a leakage detection three-phase three-wire circuit, and as shown in FIG. The coil is wound in a toroidal shape along the three sides of the three primary conductors (11a, 11b, 11c) constituting the three-phase three-wire electric circuit. Then, the output of the leakage current determination unit 16 that determines that there is a leakage is obtained from the output of the leakage current detection unit 15, and further the equilibrium current determination that determines that the current is the equilibrium from the output of the balance current detection unit 25 that detects the equilibrium current. The logical product of the outputs of the unit 27 is taken, and even when there is an output to the leakage current determination unit 16, if a non-operation control signal is output by the output of the balanced current determination unit 27, the control signal due to the leakage current is not sent out Thus, the malfunction is reduced. Actually, erroneous detection is prevented by taking the logical product of the inverted output of the non-operation control signal and the control signal.

すなわち、漏電検出部１０は、複数の一次導体１１ａ、１１ｂ、１１ｃを貫通させたコア１２と、このコア１２に巻回された漏電検出コイル１３とを具備し、この漏電検出コイル１３に発生する誘起電圧による出力電流のベクトル和を検出する漏電電流検出部１５と、検出された電流があらかじめ決定された閾値以上であることを判別する漏電電流判別部１６とを具備し、漏電出力として漏電検出信号を出力する。一方、平衡電流検出部２５ａ、２５ｂ、２５ｃは、一次導体を流れる各電流の絶対和に基づく出力を検出し、平衡電流判別部２７で平衡電流であると判別されると、ベクトル和が零である平衡電流であるとして不動作制御信号を送出する。そして、制御部１９で、不動作制御信号の反転出力と 、漏電検出信号とは論理積にかけられ、平衡電流判別部２７で平衡電流であると判断されない場合のみ、漏電検出部１０で検出された漏電電流は、漏電電流であると判断される。   That is, the leakage detection unit 10 includes a core 12 that penetrates a plurality of primary conductors 11 a, 11 b, and 11 c and a leakage detection coil 13 that is wound around the core 12, and is generated in the leakage detection coil 13. A leakage current detection unit 15 that detects a vector sum of output currents due to the induced voltage and a leakage current determination unit 16 that determines that the detected current is equal to or greater than a predetermined threshold, and detects leakage as a leakage output. Output a signal. On the other hand, the balanced current detectors 25a, 25b, and 25c detect outputs based on the absolute sum of the currents flowing through the primary conductors. If the balanced current discriminating unit 27 determines that the current is an equilibrium current, the vector sum is zero. A non-operation control signal is sent out as a certain equilibrium current. The inverted output of the non-operation control signal and the leakage detection signal are ANDed by the control unit 19 and detected by the leakage detection unit 10 only when the balanced current determination unit 27 does not determine that the current is an equilibrium current. The leakage current is determined to be a leakage current.

ここでは、図２に説明図を示すように、漏電検出信号Ｓ１と、不動作制御信号Ｓ２の反転出力との論理積を導出している。
すなわち、図３に示すように、制御部１９は、不動作制御信号Ｓ２の反転出力と、漏電検出信号Ｓ１との論理積をとり、制御信号漏電検出信号Ｓ１において漏電検出がなされた場合、平衡電流判別部２７の出力から得られる不動作制御信号Ｓ２が出力されない場合にのみ、制御部１９で、検出信号Ｓ０を送出し、ブレーカ（図示せず）で電流を遮断する。すなわち、制御信号Ｓ２が未検出である場合にのみ漏電であると判断し、検出信号Ｓ０が送出される。 Here, as shown in the illustration in FIG. 2, the leakage detection signal S 1, which derives the logical product of the inverted output of the non-operation control signal S 2.
That is, as shown in FIG. 3, the control unit 19, the inverted output of the non-operation control signal S 2, ANDs the leakage detection signals S 1, leakage detection is made in the control signal leakage detecting signals S 1 If only if the non-operation control signal S 2 derived from the output of the balanced current decision unit 27 is not output, the control unit 19 sends a detection signal S 0, interrupting the current in the circuit breaker (not shown). That is, the control signal S 2 is determined to be only leakage when it is undetected, the detection signal S 0 is transmitted.

一方、図４に示すように、漏電検出信号Ｓ１において漏電検出がなされた場合も、平衡電流判別部２７の出力から得られる不動作制御信号Ｓ２が検出された場合には、漏電検出信号Ｓ０が送出されない。従ってブレーカは動作しない。 On the other hand, as shown in FIG. 4, even when leakage detection is performed in leakage detection signal S 1 , leakage detection signal is detected when non-operation control signal S 2 obtained from the output of balanced current determination unit 27 is detected. S 0 is not sent. Therefore, the breaker does not work.

ここで、図１および図５は、コアに巻回されたコイルについては簡略化して図示している。   Here, FIG. 1 and FIG. 5 show a simplified view of the coil wound around the core.

図５に示す構成では、パーマロイ等の軟磁性材料により構成される漏電検出部１０の貫通口に、３本の一次導体１１ａ、１１ｂ、１１ｃが貫通して配置されている。本実施の形態の漏電検出装置は、小型化と組立性向上との両立を図るために、漏電検出部１０を長辺と短辺を有するトラック状に形成している。ここで、形状としては、トラック状としたが、長円形状、楕円形状など、長辺と短辺とを持つ環状のもので、直交する２方向で寸法が異なるような形状を含むものとする。そして、この非円形のコア１２のトラック状の貫通口に一次導体１１ａ、１１ｂ、１１ｃを貫通させる構造とし、複数の一次導体を密に近接させず互いに少し離して配置する。   In the configuration shown in FIG. 5, three primary conductors 11 a, 11 b, and 11 c are arranged to penetrate through the through hole of the leakage detection unit 10 made of a soft magnetic material such as permalloy. In the leakage detection device of the present embodiment, the leakage detection unit 10 is formed in a track shape having a long side and a short side in order to achieve both reduction in size and improvement in assemblability. Here, the shape is a track shape, but an annular shape having a long side and a short side, such as an oval shape or an elliptical shape, includes shapes having different dimensions in two orthogonal directions. The primary conductors 11a, 11b, and 11c are passed through the track-shaped through-holes of the non-circular core 12, and the plurality of primary conductors are arranged slightly apart from each other without being close to each other.

例えば図５において、一次導体１１ａ、１１ｃに、紙面の表側から裏側に向かう電流が流れ、一次導体１１ｂに、紙面の裏側から表側に向かう電流が流れた場合、矢印ＭA，ＭB，ＭCの方向にそれぞれ磁束が発生する。 For example, in FIG. 5, when a current flowing from the front side to the back side of the paper flows through the primary conductors 11a and 11c and a current from the back side of the paper to the front side flows through the primary conductor 11b, the arrows M A , M B , M C Magnetic flux is generated in each direction.

上記のような構成の場合、真円のコアの中心に一次導体を密接して配置した場合と比較して、一次導体に対するコイル及びコアの磁気特性が位置によって異なり、均一とはならないことがある。よって、一次導体の配置位置などにより磁気特性のバランスが崩れることがあるため、誤検出が生じやすくなる。例えば一次導体１１ａ、１１ｃとに電流が流れたときは、コア１２との距離が異なり、磁気特性にアンバランスが生じていることがある。このため、平衡であるにもかかわらず、ベクトル和が０にならず、漏電電流出力が送出されることがある。そこで、本実施の形態では、漏電電流の誤検出を低減するために平衡電流を検出し、平衡電流が所定の値以上であり、平衡電流であると判別されたときには、漏電電流出力が検出された場合にも、誤検出であると判断して、制御信号を送出せず、電子式開閉装置の遮断器（ブレーカ）をオンにしないようにしている。   In the case of the above configuration, the magnetic characteristics of the coil and the core with respect to the primary conductor may differ depending on the position and may not be uniform as compared with the case where the primary conductor is closely arranged at the center of the perfect circle core. . Therefore, since the balance of magnetic characteristics may be lost depending on the arrangement position of the primary conductor, false detection is likely to occur. For example, when a current flows through the primary conductors 11a and 11c, the distance from the core 12 may be different and an imbalance may occur in the magnetic characteristics. For this reason, although it is in equilibrium, the vector sum does not become zero, and a leakage current output may be sent out. Therefore, in the present embodiment, the balanced current is detected in order to reduce the erroneous detection of the leakage current, and when it is determined that the balanced current is equal to or greater than the predetermined value and is the balanced current, the leakage current output is detected. In this case, it is determined that it is a false detection, a control signal is not transmitted, and the circuit breaker (breaker) of the electronic switchgear is not turned on.

本実施の形態では、平衡電流検出部により、このコイルの巻線密度のばらつきや、コイルと一次導体と設定によってコア及びコイルにおける磁気特性のアンバランスに起因するものであるか否かを判断する。これにより、コアの位置などによって磁束の不平衡が生じた場合の、コイルで生じる誘起電圧の不平衡を検出する。そして漏電電流出力が、磁束の不平衡に起因するものであり、真の漏電であるか否かの判断を行う。   In the present embodiment, the balanced current detection unit determines whether or not the coil is caused by variations in the winding density of the coil and the magnetic characteristics in the core and the coil due to the setting of the coil and the primary conductor. . Thereby, the imbalance of the induced voltage generated in the coil when the magnetic flux is unbalanced due to the position of the core or the like is detected. Then, it is determined whether or not the leakage current output is due to magnetic flux imbalance and is a true leakage.

本実施の形態では、略長円形状のコア１２と一次導体１１ａ、１１ｂ、１１ｃとの位置関係に応じて、漏電検出コイル１３の巻線密度が均一でなく異なる場合がある。すなわち、コア１２、及び漏電検出コイル１３と一次導体１１ａ、１１ｂ、１１ｃとの距離の差などにより、コア１２上の位置によって巻線密度にばらつきが生じているような場合には、平衡電流を検出し、平衡電流判別部２７でこの値が所定の値以上であるか否かを判別することで、平衡電流が所定の値以上であるとき、平衡であると判断し、制御部１９では、論理積により制御信号を発生しないようにする。   In the present embodiment, the winding density of the leakage detection coil 13 may not be uniform and may vary depending on the positional relationship between the substantially oval core 12 and the primary conductors 11a, 11b, and 11c. That is, when the winding density varies depending on the position on the core 12 due to the difference in the distance between the core 12 and the leakage detection coil 13 and the primary conductors 11a, 11b, and 11c, By detecting and determining whether or not this value is greater than or equal to a predetermined value by the equilibrium current determination unit 27, it is determined that the equilibrium is present when the equilibrium current is greater than or equal to the predetermined value. The control signal is not generated by the logical product.

すなわち、図５の構成では、一次導体１１ａに紙面の裏から表に向かう電流が流れ、一次導体１１ｂに紙面の表から裏に向かう電流が流れた場合、矢印ａ、ｂの方向にそれぞれ磁束が発生する。
この構成において、一次導体１１ａ、１１ｃには紙面の表から裏に向かう電流が流れ、一次導体１１ｂに紙面の裏から表に向かう電流が流れているとする。それぞれの一次導体に流れる電流によって磁束が発生し、コア１２を通過する。漏電が生じていなくて一次導体１１ａ、１１ｂ、１１ｃに流れる電流が平衡状態にあるときは、各電流により発生する磁束が打ち消し合い、漏電検出コイル１３には誘起電圧が発生しない状態となる。しかし、漏電検出コイル１３の巻線の不均一性などに起因して、一次電流が平衡状態でもコア全体の磁束に不平衡が生じ、漏電検出コイル１３に誘起電圧が発生して漏電電流検出部１５において出力電圧が検出され、漏電誤検出が生じることがある。これは平衡電流を検出して平衡状態であるか否かを検出し、論理積をかけることで、誤検知を防ぐことができる。 That is, in the configuration of FIG. 5, when a current flowing from the back to the front of the paper flows through the primary conductor 11 a and a current from the front to the back of the paper flows through the primary conductor 11 b, the magnetic flux is respectively directed in the directions of arrows a and b. Occur.
In this configuration, it is assumed that a current flowing from the front to the back of the paper flows in the primary conductors 11a and 11c, and a current flowing from the back to the front of the paper flows in the primary conductor 11b. Magnetic flux is generated by the current flowing through each primary conductor and passes through the core 12. When there is no leakage and the currents flowing through the primary conductors 11a, 11b, and 11c are in an equilibrium state, the magnetic fluxes generated by the currents cancel each other, and no induced voltage is generated in the leakage detection coil 13. However, due to the non-uniformity of the winding of the leakage detection coil 13, the magnetic flux of the entire core is unbalanced even if the primary current is in an equilibrium state, an induced voltage is generated in the leakage detection coil 13, and the leakage current detection unit 15, the output voltage is detected, and erroneous leakage detection may occur. In this case, it is possible to prevent erroneous detection by detecting the equilibrium current to detect whether or not the equilibrium state is established and applying a logical product.

すなわち、本実施の形態の漏電検出装置は、一次導体が２本の場合、３本の場合など、コア内に貫通させる一次導体の数に関わらず、いずれにも適用可能である。   That is, the leakage detection device of the present embodiment can be applied to any number of primary conductors regardless of the number of primary conductors penetrating into the core, such as two primary conductors or three primary conductors.

上記のように、コイルの巻線密度を位置によって異なるように適宜設定することによって、コアの位置によって磁束の不平衡が生じた場合の、コイルにおいて生じる誘起電圧の不平衡を検出できるため、漏電検出装置を構成する機器の小型化が容易で組立性が良好な構成としながら、誤検出を抑制して検出精度を向上することが可能となる。
ここで平衡電流検出部は、抵抗で構成してもよい。 As described above, by appropriately setting the coil winding density so as to differ depending on the position, it is possible to detect an imbalance in the induced voltage generated in the coil when a magnetic flux imbalance occurs depending on the position of the core. It is possible to improve the detection accuracy by suppressing erroneous detection while reducing the size of the devices constituting the detection device and making the assembly easy.
Here, the balanced current detection unit may be configured by a resistor.

（第２の実施の形態）
図６は本発明の第２の実施の形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図である。本実施の形態では、平衡状態判別部２０を、複数の一次導体１１ａ、１１ｂ、１１ｃに対し、これらを囲むように、共通でひとつ設けられた環状のコアとコアの周回に巻回された平衡電流検出コイルとで構成した点で前記実施の形態１の漏電検出装置と異なるほかは、前記実施の形態１と同様に形成されている。
すなわち、平衡状態判別部２０は、環状のコアとコアの周回に巻回された１対の平衡電流検出コイルと、このコイルの出力の絶対値の和を判別する平衡電流検出部２６と、平衡電流検出部２６で得られた値から平衡電流であるか否かを判別する平衡電流判別部２７とで構成されている。
この構成によれば、各一次導体に対し平衡状態判別部を設ける必要がなく、平衡電流の検出をひとつの部品で実現することができることで、小型化を図ることができる。
なおこの平衡電流検出部については、以下の実施の形態で説明するが、漏電検出部と同様のコアとコイルとで構成してもよい。 (Second Embodiment)
FIG. 6 is a diagram showing a main configuration of a leakage detecting apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the balanced state discriminating unit 20 is provided with a plurality of primary conductors 11a, 11b, and 11c so as to surround them, and a balanced one wound around the core and the circumference of the core. It is formed in the same manner as in the first embodiment except that the current detection coil is different from the leakage detection device in the first embodiment.
That is, the equilibrium state determination unit 20 includes a pair of balanced current detection coils wound around an annular core and the circumference of the core, an equilibrium current detection unit 26 that determines the sum of absolute values of the outputs of the coils, It comprises a balanced current discriminating unit 27 that discriminates whether or not the current is a balanced current from the value obtained by the current detecting unit 26.
According to this configuration, it is not necessary to provide an equilibrium state determination unit for each primary conductor, and the detection of the equilibrium current can be realized with a single component, thereby achieving downsizing.
The balanced current detection unit will be described in the following embodiment, but may be configured with a core and a coil similar to the leakage detection unit.

（第３の実施の形態）
図７は本発明の第３の実施の形態に係る漏電検出装置の平衡電流検出部の要部構成を示す図である。この平衡電流検出部２５は、複数の一次導体を内側に貫通させる環状の磁性材料からなる平衡電流検出コア２２と、前記平衡電流検出コア２２の周回に沿って巻線が巻回されたトロイダル状の平衡電流検出コイル２３ａ、２３ｂとを具備し、前記平衡電流検出コイル２３ａ、２３ｂに発生する誘起電圧による出力の絶対値の和を検出するもの である。この平衡電流検出コイル２３ａ、２３ｂは、平衡電流検出コアの周回に沿ってトロイダル状に巻回された１対のコイルで構成され、この１対のコイルの出力の一方を、反転させて加算する出力取り出し部としての加算演算部２８とを有する。
平衡電流が流れると、この平衡電流検出コイル２３ａ、２３ｂには、平衡電流検出コア２２の磁束変化により電圧が生じ、加算演算部２８により、以下のような方法で加算される。 (Third embodiment)
FIG. 7 is a diagram showing the main configuration of the balanced current detection unit of the leakage detection device according to the third embodiment of the present invention. The balanced current detection unit 25 includes a balanced current detection core 22 made of an annular magnetic material that penetrates a plurality of primary conductors inward, and a toroidal shape in which a winding is wound along the circumference of the balanced current detection core 22. The balanced current detection coils 23a and 23b are provided to detect the sum of absolute values of outputs due to induced voltages generated in the balanced current detection coils 23a and 23b. The balanced current detection coils 23a and 23b are composed of a pair of coils wound in a toroidal shape along the circumference of the balanced current detection core, and one of the outputs of the pair of coils is inverted and added. And an addition operation unit 28 as an output extraction unit.
When the balanced current flows, a voltage is generated in the balanced current detection coils 23a and 23b due to a change in the magnetic flux of the balanced current detection core 22, and is added by the addition calculation unit 28 in the following manner.

一次導体に漏電電流が流れているときは、平衡電流検出コア２２には単一方向の磁束が発生する。その際、一対のコイルの各々に磁束変化による電圧が生じるが、同一方向の磁束が発生すれば、その電圧の和が小さくなるように加算する。つまりここでは１対のコイルの出力の一方を、反転させて加算する。
一方、一次導体に平衡電流が流れているときは、平衡電流検出コア２２には方向の異なる対称の磁束が発生する。その際、一対のコイルの各々に磁束変化による電圧が生じるが、対称方向の磁束が発生すれば、その電圧の和が大きくなる。
そして平衡電流であるか否かを判別する平衡電流判別部はこの加算演算部２８の出力に基づいて、平衡電流が流れているか否かを判断し、不動作制御信号を制御部１９に出力する。
この構成によれば、１対のコイルと出力取り出し部としての加算演算部２８のみで容易に構成可能である。 When a leakage current flows through the primary conductor, a unidirectional magnetic flux is generated in the balanced current detection core 22. At this time, a voltage due to a change in magnetic flux is generated in each of the pair of coils, but if a magnetic flux in the same direction is generated, the addition is performed so that the sum of the voltages becomes small. That is, here, one of the outputs of the pair of coils is inverted and added.
On the other hand, when a balanced current flows through the primary conductor, symmetrical magnetic fluxes having different directions are generated in the balanced current detection core 22. At that time, a voltage due to a change in magnetic flux is generated in each of the pair of coils, but if a magnetic flux in a symmetric direction is generated, the sum of the voltages increases.
The balanced current discriminating unit that discriminates whether or not the current is an equilibrium current determines whether or not the balanced current is flowing based on the output of the addition calculating unit 28 and outputs a non-operation control signal to the control unit 19. .
According to this configuration, it can be easily configured with only a pair of coils and an addition operation unit 28 as an output extraction unit.

（第４の実施の形態）
図８は本発明の第４の実施の形態に係る漏電検出装置の平衡電流検出部の要部構成を示す図である。本実施の形態では、平衡電流検出コイル２３ａ、２３ｂは、ともに同一方向に巻回され、各平衡電流検出コイル２３ａ、２３ｂの両端は、同一方向の磁束が発生すると、出力が打ち消される方向に接続された１対のコイルで構成され、接続されたうちの少なくとも片側には抵抗２４が接続されている。
この構成では、平衡電流検出コア２２に同一方向の磁束が発生すれば、これらの出力が打ち消される方向に接続されている。従って、一次導体に平衡電流が流れ、平衡電流検出コア２２には方向の異なる対称の磁束が発生した場合には、これらの出力は加算され、出力に接続された抵抗２４の両端の電圧を平衡電流検出部２６で検出し、平衡電流判別部２７で、あらかじめ決定された閾値と比較することで、平衡電流が流れているか否かを判別することができる。
この構成によれば、平衡電流の検出が、加算演算部を必要とすることなく、コイルだけで構成できるため、低コストである。 (Fourth embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing a main configuration of the balanced current detection unit of the leakage detection device according to the fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the balanced current detection coils 23a and 23b are both wound in the same direction, and both ends of each balanced current detection coil 23a and 23b are connected in a direction in which the output is canceled when the magnetic flux in the same direction is generated. A resistor 24 is connected to at least one of the connected coils.
In this configuration, when a magnetic flux in the same direction is generated in the balanced current detection core 22, these outputs are connected in a direction that cancels out. Therefore, when a balanced current flows through the primary conductor and a symmetric magnetic flux with a different direction is generated in the balanced current detection core 22, these outputs are added to balance the voltage across the resistor 24 connected to the output. It is possible to determine whether or not an equilibrium current is flowing by detecting the current with the current detection unit 26 and comparing it with a predetermined threshold value with the equilibrium current determination unit 27.
According to this configuration, the detection of the balanced current can be configured with only the coil without the need for the addition operation unit, so that the cost is low.

（第５実施の形態）
図９は本発明の第５の実施の形態に係る漏電検出装置の平衡電流検出部の要部構成を示す図である。本実施の形態では、前記平衡電流検出コイル２３ａ、２３ｃは、互いに逆方向に巻回され、各平衡電流検出コイル２３ａ、２３ｃの両端は、同一方向の磁束が発生すると、出力が打ち消される方向に接続された１対のコイルで構成され、接続されたうちの少なくとも片側には抵抗２４が接続されている。
この構成によれば、１対のコイルを連続して巻回することができ、コイル同士の接続線の引き回しが容易で、配線長を低減することができる。 (Fifth embodiment)
FIG. 9 is a diagram showing a main configuration of the balanced current detection unit of the leakage detection device according to the fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the balanced current detection coils 23a and 23c are wound in opposite directions, and both ends of each balanced current detection coil 23a and 23c are arranged in such a direction that the output is canceled when a magnetic flux in the same direction is generated. The resistor 24 is connected to at least one of the connected coils.
According to this configuration, a pair of coils can be wound continuously, the connecting wire between the coils can be easily routed, and the wiring length can be reduced.

（第６の実施の形態）
図１０は本発明の第６の実施の形態に係る漏電検出装置の平衡電流検出部の要部構成を示す図である。本実施の形態では、平衡電流検出コイル２３ａ、２３ｃは、前記平衡電流検出コア２２を貫通している一次導体１１ａ、１１ｃの近傍において高密度に巻回されたことを特徴とする。他部については前記第５の実施の形態と同様に形成されている。
この構成によれば、一次導体の近傍において巻線密度を高くすることで、一次導体に近接したコアの磁束は他の導体からの打ち消し磁束の影響が少なくなるため、平衡電流が流れているとき、平衡電流検出コイルの出力電圧を大きくすることができる。 (Sixth embodiment)
FIG. 10 is a diagram showing a main configuration of the balanced current detection unit of the leakage detection apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. The present embodiment is characterized in that the balanced current detection coils 23a and 23c are wound with high density in the vicinity of the primary conductors 11a and 11c passing through the balanced current detection core 22. Other parts are formed in the same manner as in the fifth embodiment.
According to this configuration, when the winding density is increased in the vicinity of the primary conductor, the magnetic flux in the core close to the primary conductor is less affected by the canceling magnetic flux from other conductors. The output voltage of the balanced current detection coil can be increased.

（第７の実施の形態）
図１１は本発明の第７の実施の形態に係る漏電検出装置の平衡電流検出部の要部構成を示す図である。本実施の形態では、平衡電流検出コイル２３ａ、２３ｃは、前記平衡電流検出コア２２を貫通している一次導体１１ａ、１１ｃの近傍においてのみ巻回されている。他部については前記実施の形態と同様である。 (Seventh embodiment)
FIG. 11 is a diagram showing a main configuration of the balanced current detection unit of the leakage detection device according to the seventh embodiment of the present invention. In the present embodiment, the balanced current detection coils 23 a and 23 c are wound only in the vicinity of the primary conductors 11 a and 11 c passing through the balanced current detection core 22. Other parts are the same as in the above embodiment.

この構成によれば、一次導体に近接したコアの磁束は他の導体からの打ち消し磁束の影響が少なくなるため、平衡電流が流れているとき、この部分のコアの磁束変化が最も大きく、コイルの出力電圧が生じるが、全周回において巻回したものと出力電圧はほとんど変わらない。従って一次導体１１ａ、１１ｃの近傍においてのみ平衡電流検出コイルを巻回することで、平衡電流検出コイルの巻回が容易となる。   According to this configuration, the magnetic flux in the core close to the primary conductor is less affected by the canceling magnetic flux from other conductors. Although an output voltage is generated, the output voltage is almost the same as that wound around the entire circumference. Therefore, winding the balanced current detection coil only near the primary conductors 11a and 11c facilitates winding of the balanced current detection coil.

（第８の実施の形態）
図１２は本発明の第８の実施の形態に係る漏電検出装置の平衡電流検出部の要部構成を示す図である。本実施の形態では、この平衡電流検出コア２２Ｓは、ほぼトラック形状のコアで構成され、複数の一次導体１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、平衡電流検出コアの長手方向にほぼ対称に並置され、平衡電流検出コイル２３ａ、２３ｃは、トラック形状のコアの曲線部分の周回に沿ってトロイダル状に巻回されている。
この構成によれば、トラック状のコアの曲線部分は一次導体に近接しており、他の導体からの打ち消し磁束の影響が少なくなるため、平衡電流が流れているとき、この部分のコアの磁束変化が最も大きく、またコイルに鎖交する磁束はひとつのコイル内では同一方向となるため、各々のコイルが出力する電圧を大きくすることができる。 (Eighth embodiment)
FIG. 12 is a diagram showing a main configuration of the balanced current detection unit of the leakage detection device according to the eighth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the balanced current detection core 22S is configured by a substantially track-shaped core, and the plurality of primary conductors 11a, 11b, and 11c are juxtaposed in a substantially symmetrical manner in the longitudinal direction of the balanced current detection core. The detection coils 23a and 23c are wound in a toroidal shape along the circumference of the curved portion of the track-shaped core.
According to this configuration, the curved portion of the track-shaped core is close to the primary conductor, and the influence of the canceling magnetic flux from other conductors is reduced. Since the change is the largest and the magnetic flux linked to the coils is in the same direction within one coil, the voltage output from each coil can be increased.

（第９の実施の形態）
図１３は本発明の第９の実施の形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図である。
本実施の形態では、平衡電流検出コイル２３ａ、２３ｃを、漏電検出コイル１３の外側に重ねて巻回したものである。漏電検出コイル１３は漏電電流検出部１５でその出力のベクトル和を検出し、漏電電流判別部１６で漏電電流であるか否かを判別する。
一方、平衡電流検出コイル２３ａ、２３ｃは、前記実施の形態６と同様、一次導体１１ａ、１１ｃに近接した部分で巻回密度が高くなるように巻回されており、両端の出力が抵抗２４を介して接続され、この抵抗２４の両端の電圧を平衡電流検出部２６で検出するものである。そしてこれら漏電電流判別部１６が漏電電流があるとし、漏電検出信号を出力した場合、平衡電流判別部２７が平衡電流であると判断した場合には、不動作制御信号が出力される。 (Ninth embodiment)
FIG. 13: is a figure which shows the principal part structure of the leak detection apparatus which concerns on the 9th Embodiment of this invention.
In the present embodiment, the balanced current detection coils 23 a and 23 c are wound so as to overlap the outside of the leakage detection coil 13. The leakage detection coil 13 detects the vector sum of its outputs at the leakage current detection unit 15 and determines whether or not the leakage current is at the leakage current determination unit 16.
On the other hand, the balanced current detection coils 23a and 23c are wound so that the winding density is high in the portions close to the primary conductors 11a and 11c, as in the sixth embodiment, and the outputs at both ends have resistance 24. The voltage at both ends of the resistor 24 is detected by the balanced current detector 26. If the leakage current determination unit 16 determines that there is a leakage current and outputs a leakage detection signal, and if the balanced current determination unit 27 determines that it is an equilibrium current, a non-operation control signal is output.

この構成によれば、コアの共用化をはかることができ、占有面積の低減が可能となり、小型でかつ信頼性の高い漏電検出装置を提供することが可能となる。また、本実施の形態では抵抗２４を大きくとることで平衡電流検出部２６の出力を大きく取ることができる。またこのことで平衡電流検出コイルを流れる電流値を小さくすることができることで、漏電検出部の出力に影響を与えることがないようにすることができる。   According to this configuration, the core can be shared, the occupation area can be reduced, and a small and highly reliable leakage detection device can be provided. In the present embodiment, the output of the balanced current detection unit 26 can be increased by increasing the resistance 24. In addition, since the current value flowing through the balanced current detection coil can be reduced by this, the output of the leakage detection unit can be prevented from being affected.

（第１０の実施の形態）
図１４は本発明の第１０の実施の形態に係る漏電検出装置のコアの断面を示す図である。
本実施の形態では、平衡電流検出コイル２３ａ、２３ｃが、漏電検出コイル１３上に絶縁性の樹脂層３０を介して巻回され、平衡電流検出コイル２３ａ、２３ｃと、漏電検出コイル１３との間に電気的分離を実現するようにしたものである。なおここでは、コア１２は、７枚のフェライト板の積層体で構成されている。
この構成によれば、平衡電流検出コイルの巻回が容易となり、下層のコイルの巻き方に影響を受けることなく巻回することができ、量産性の向上を図ることができる。なお、平衡電流検出コイル２３ａ、２３ｃと漏電検出コイル１３とは、いずれを下層にしてもよい。 (Tenth embodiment)
FIG. 14 is a view showing a cross section of the core of the leakage detecting apparatus according to the tenth embodiment of the present invention.
In the present embodiment, the balanced current detection coils 23 a and 23 c are wound on the leakage detection coil 13 via the insulating resin layer 30, and between the balanced current detection coils 23 a and 23 c and the leakage detection coil 13. The electrical separation is realized. Here, the core 12 is composed of a laminate of seven ferrite plates.
According to this configuration, the balanced current detection coil can be easily wound, can be wound without being affected by the winding method of the lower layer coil, and mass productivity can be improved. Note that any of the balanced current detection coils 23a and 23c and the leakage detection coil 13 may be a lower layer.

（第１１の実施の形態）
図１５は本発明の第１１の実施の形態に係る漏電検出装置のコアの断面を示す図である。
前記第１０の実施の形態では、漏電検出コイル１３は、コアに直接巻回したのに対し、本実施の形態では、コア１２に絶縁性の樹脂層３０を介して巻回されている点で異なるが、他は前記実施の形態と同様である。
すなわち、コア１２に絶縁性の樹脂層３０を介して漏電検出コイル１３が巻回され、さらにこの漏電検出コイル１３上に絶縁性の樹脂層３０を介して平衡電流検出コイル２３（２３ａ、２３ｃ）が巻回されており、巻きむらの低減を図るようにしている。そしてさらに、コア１２と、漏電検出コイル１３と、平衡電流検出コイル２３（２３ａ、２３ｃ）との間の電気的分離を実現する。なおここでは、コア１２は、５枚のフェライト板の積層体で構成されている。 (Eleventh embodiment)
FIG. 15 is a view showing a cross section of a core of a leakage detecting apparatus according to an eleventh embodiment of the present invention.
In the tenth embodiment, the leakage detection coil 13 is wound directly around the core, whereas in the present embodiment, the leakage detection coil 13 is wound around the core 12 via the insulating resin layer 30. Others are the same as in the above embodiment, although different.
That is, the leakage detection coil 13 is wound around the core 12 via the insulating resin layer 30, and the balanced current detection coil 23 (23 a, 23 c) is further disposed on the leakage detection coil 13 via the insulating resin layer 30. Is wound to reduce winding unevenness. Furthermore, electrical isolation among the core 12, the leakage detection coil 13, and the balanced current detection coil 23 (23a, 23c) is realized. Here, the core 12 is composed of a laminate of five ferrite plates.

この構成によれば、漏電検出コイル１３の巻きむらがなくなり、安定した密度で巻回され、漏電検出コイルの出力特性の安定化をはかることができる。さらに平衡電流検出コイルを絶縁性の樹脂層３０に沿って巻回することで平衡電流検出コイルの巻きむらがなくなり、出力の安定化を図ることができる。また、漏電検出コイル１３および平衡電流検出コイル２３ａ、２３ｃの巻回が容易となり、さらなる量産性の向上を図ることができる。なお、ここでも平衡電流検出コイル２３ａ、２３ｃと漏電検出コイル１３とは、いずれを下層にしてもよい。   According to this configuration, there is no uneven winding of the leakage detection coil 13, the coil is wound with a stable density, and the output characteristics of the leakage detection coil can be stabilized. Further, winding the balanced current detection coil along the insulating resin layer 30 eliminates uneven winding of the balanced current detection coil, and the output can be stabilized. Further, the leakage detection coil 13 and the balanced current detection coils 23a and 23c can be easily wound, and the mass productivity can be further improved. In this case as well, any of the balanced current detection coils 23a and 23c and the leakage detection coil 13 may be used as a lower layer.

（第１２の実施の形態）
図１６乃至図１８は本発明の第１２の実施の形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図である。図１６は漏電検出装置のコア、コイル及び一次導体の斜視図、図１７はコア及びコイルを構成する各基板を分解した状態の分解斜視図、図１８はコアを構成する基板の分解斜視図である。 (Twelfth embodiment)
FIG. 16 to FIG. 18 are diagrams showing the main configuration of the leakage detection apparatus according to the twelfth embodiment of the present invention. 16 is a perspective view of a core, a coil, and a primary conductor of the leakage detection device, FIG. 17 is an exploded perspective view of a state in which each substrate constituting the core and the coil is disassembled, and FIG. 18 is an exploded perspective view of the substrate constituting the core. is there.

この実施の形態は、図１６に示すように、プリント配線基板１００には、長円形のトラック状で断面積をほぼ均一に形成したコア１１２に内蔵され、このコア１１２の輪に沿ってコア１１２の外側に巻線が巻回されるようにトロイダル状の漏電検出用のコイル１１３と平衡電流検出用の一対のコイル１２３とが形成されている。このコイル１２３ａ、１２３ｂは互いに反対方向に巻回されており、コア１１２の貫通口には三相の一次電流が流れる３本の一次導体１１１Ｒ、１１１Ｓ、１１１Ｔが貫通して配置されている。一次導体１１１Ｒ、１１１Ｓ、１１１Ｔは、長円形状のコア１１２の貫通口の長手方向に一直線上にならぶように、一次導体１１１Ｓを中心に一次導体１１１Ｒ、１１１Ｔが対称に配置されている。また、プリント配線基板１００には、コイル１１３両端の出力部１０３に接続された漏電検出部を構成する漏電検出用電子部品１１０と、一対のコイル１２３両端の出力部に接続された平衡電流検出部を構成する平衡検出用電子部品１２０と、が実装されている。   In this embodiment, as shown in FIG. 16, the printed wiring board 100 is built in a core 112 having an oval track shape and a substantially uniform cross-sectional area, and the core 112 is formed along the ring of the core 112. A toroidal leakage detection coil 113 and a pair of coils 123 for detecting a balanced current are formed so that the winding is wound outside. The coils 123a and 123b are wound in opposite directions, and three primary conductors 111R, 111S, and 111T through which a three-phase primary current flows are disposed through the through-hole of the core 112. The primary conductors 111R, 111S, and 111T are symmetrically arranged with the primary conductor 111S as the center so that the primary conductors 111R, 111S, and 111T are aligned in a straight line in the longitudinal direction of the through hole of the elliptical core 112. The printed wiring board 100 includes a leakage detection electronic component 110 constituting a leakage detection unit connected to the output unit 103 at both ends of the coil 113 and a balanced current detection unit connected to the output unit at both ends of the pair of coils 123. And an electronic component 120 for balance detection that constitutes.

図１７に示すように、コア１１２及びコイル１１３が形成されたプリント配線基板１００は、３つの基板１００ａ、１００ｂ、１００ｃが積層されてなる積層基板によって構成されている。これらの基板１００ａ、１００ｂ、１００ｃには、コア１１２の外側を囲むようにコイル１１３の配置に対応して、回路パターン１１３ｐとスルーホール１１３ｔとが設けられ、これらの回路パターン１１３ｐ及びスルーホール１１３ｔによってコイル１１３を形成する構造となっている。この際、外側の層の基板１００ａ、１００ｃには、外側になる一方の面に回路パターン１１３ｐ及びスルーホール１１３ｔが形成され、スルーホール１１３ｔが他方の面まで貫通して形成されている。また、内側の層の基板１００ｂには、両面に貫通してスルーホール１１３ｔが形成されている。ここで図１９に示すように、基板１００ａ、１００ｃの間に挟まれる内側の層の基板１００ｂは、基板１００ａと基板１００ｃとの間に軟磁性材料のコア１１２を介在させた構造となっている。この基板１００ｂは、例えば、図１８に示すように、アルミナセラミック基板の中央部に形成した開口部にフェライトなどのコア１１２を埋め込み、さらにその内側にスルーホールの形成された内側部を係合させて形成する。このようにして形成された基板１００ａ、１００ｂ、１００ｃを順に配置して１枚の板状に形成し、中央部に一次導体貫通用の貫通口１４０を形成することで作製できる。   As shown in FIG. 17, the printed wiring board 100 on which the core 112 and the coil 113 are formed is constituted by a laminated board in which three boards 100a, 100b, and 100c are laminated. These substrates 100a, 100b, and 100c are provided with circuit patterns 113p and through-holes 113t corresponding to the arrangement of the coils 113 so as to surround the outside of the core 112, and these circuit patterns 113p and through-holes 113t The coil 113 is formed. At this time, the circuit patterns 113p and the through holes 113t are formed on the outer surface of the substrates 100a and 100c on the outer layer, and the through holes 113t are formed so as to penetrate to the other surface. In addition, a through hole 113t is formed through the both surfaces of the inner layer substrate 100b. Here, as shown in FIG. 19, the inner layer substrate 100b sandwiched between the substrates 100a and 100c has a structure in which a core 112 of soft magnetic material is interposed between the substrate 100a and the substrate 100c. . For example, as shown in FIG. 18, the substrate 100b is formed by embedding a core 112 such as ferrite in an opening formed in the center of an alumina ceramic substrate, and further engaging an inner portion in which a through hole is formed. Form. The substrates 100a, 100b, and 100c thus formed are arranged in order and formed into a single plate, and the through hole 140 for penetrating the primary conductor can be formed in the center.

上記構成において、プリント配線基板１００に形成したコイル１１３，一対のコイル１２３とは、ひとつおきに交互に配置されている。
このように、回路パターン１１３ｐとスルーホール１１３ｔとより漏電検出コイル１１３と、回路パターン１２３ｐとスルーホール１２３ｔとより平衡電流検出コイル１２３（１２３ａ、１２３ｃ）とを形成した積層基板とし、プリント配線基板に、コア１１２を内蔵することにより、非円形形状のコアに巻線密度を不均一にしたコイルも形成しやすくなる。この場合、略長円形状のコアの輪に沿って全周にわたり適宜巻線密度を設定したコイルを容易に巻回することができる。また、プリント配線基板１００によってコア１１２及びコイル１１３，１２３を形成することで、コイルの巻きバラツキを無くすことができ、漏電検出装置における零相変流器の検出精度及び組立精度を向上できる。 In the above configuration, the coils 113 and the pair of coils 123 formed on the printed wiring board 100 are alternately arranged every other.
In this way, a laminated substrate in which the leakage detection coil 113 is formed from the circuit pattern 113p and the through hole 113t, and the balanced current detection coil 123 (123a, 123c) is formed from the circuit pattern 123p and the through hole 123t, By incorporating the core 112, it is easy to form a coil having a non-circular core with nonuniform winding density. In this case, a coil having an appropriate winding density can be easily wound around the entire circumference along a substantially oval core ring. Moreover, by forming the core 112 and the coils 113 and 123 by the printed wiring board 100, coil winding variation can be eliminated, and the detection accuracy and assembly accuracy of the zero-phase current transformer in the leakage detector can be improved.

（第１３の実施の形態）
図１９は本発明の第１３の実施の形態に係る漏電検出装置の要部拡大図であり、漏電検出装置のコイルを示す上面図である。
本実施の形態では、前記スルーホールは、前記コアの内径側と外径側とに沿ってそれぞれ所定の間隔で配列された内側スルーホール群と、外側スルーホール群とで構成され、漏電検出コイル１１３と平衡電流検出コイル１２３を構成するスルーホールはそれぞれ、ひとつおきに回路パターンで接続され、前記回路パターンは、前記コアの上層側と下層側とで、ねじれの方向に交差するように配置している。なお、内側スルーホール群は千鳥状に配列される。
この構成によれば、効率的に両コイルを配置することができ、コイルの巻き数を増大することができるため、出力が大きくなり、漏電検出コイルの高感度化をはかることができ、小さな平衡電流に対しても検出が可能となる。これにより、占有面積を最大限に利用し、小型で高感度の漏電検知装置を提供することが可能となる。 (Thirteenth embodiment)
FIG. 19 is an enlarged view of a main part of a leakage detection device according to a thirteenth embodiment of the present invention, and is a top view showing a coil of the leakage detection device.
In the present embodiment, the through-hole is composed of an inner through-hole group and an outer through-hole group arranged at predetermined intervals along the inner diameter side and the outer diameter side of the core, and the leakage detection coil 113 and the through-holes constituting the balanced current detection coil 123 are connected to each other by a circuit pattern, and the circuit patterns are arranged so as to intersect the twist direction between the upper layer side and the lower layer side of the core. ing. The inner through-hole groups are arranged in a staggered manner.
According to this configuration, both coils can be efficiently arranged and the number of turns of the coil can be increased, so that the output is increased, the sensitivity of the leakage detection coil can be increased, and a small balance can be achieved. Detection is also possible for current. As a result, it is possible to provide a small and highly sensitive leakage detection device that makes the most of the occupied area.

（第１４の実施の形態）
図２０乃至図２２は本発明の第１４の実施の形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図である。図２０は漏電検出装置のコア、コイル及び一次導体の斜視図、図２１はコア及びコイルを構成する各基板を分解した状態の分解斜視図、（図１８はコアを構成する基板の分解斜視図）、図２２はこの漏電検出装置の斜視図である。 (Fourteenth embodiment)
20 to 22 are diagrams showing the main configuration of the leakage detection apparatus according to the fourteenth embodiment of the present invention. 20 is a perspective view of a core, a coil, and a primary conductor of the leakage detection device, FIG. 21 is an exploded perspective view of a state in which each substrate constituting the core and the coil is disassembled, and FIG. 18 is an exploded perspective view of the substrate constituting the core. FIG. 22 is a perspective view of the leakage detection device.

この実施の形態では、５層の絶縁層を備えた積層基板で構成され、前記漏電検出部および前記平衡電流検出部は、それぞれ異なる層に形成され、一方がコアを中心として内側の２層に、他方が外側の２層に形成されたものである。
この構成によれば、より多くのコイル巻き数を実現することができ、出力が大きくなり、漏電検出コイルの高感度化を図ることができるとともに、小さな平衡電流に関しても検出が可能となる。 In this embodiment, it is composed of a laminated substrate having five insulating layers, and the leakage detection unit and the balanced current detection unit are formed in different layers, respectively, and one of them is formed in two layers inside the core. The other is formed in two outer layers.
According to this configuration, a larger number of coil turns can be realized, the output can be increased, the sensitivity of the leakage detection coil can be increased, and even a small balanced current can be detected.

すなわち、図２０に示すように、プリント配線基板１００には、長円形のトラック状で断面積をほぼ均一に形成したコア１１２に内蔵され、このコア１１２の輪に沿ってコア１１２の外側に巻線が巻回されるようにトロイダル状のコイル１１３と１対のコイル１２３とが形成されている。この１対のコイル１２３は互いに反対方向に巻回されており、コア１１２の貫通口には三相の一次電流が流れる３本の一次導体１１１Ｒ、１０１Ｓ、１０１Ｔが貫通して配置されている。一次導体１１１Ｒ、１１１Ｓ、１１１Ｔは、長円形状のコア１１２の貫通口の長手方向に一直線上にならぶように、一次導体１１１Ｓを中心に一次導体１１１Ｒ、１１１Ｔが対称に配置されている。また、プリント配線基板１００には、コイル１１３両端に接続された漏電検出部を構成する電子部品１１０と、コイル１２３両端に接続された平衡電流検出用の電子部品１２０とが実装されている。   That is, as shown in FIG. 20, the printed wiring board 100 is embedded in a core 112 having an elliptical track shape and a substantially uniform cross-sectional area, and is wound around the core 112 around the core 112. A toroidal coil 113 and a pair of coils 123 are formed so that the wire is wound. The pair of coils 123 are wound in directions opposite to each other, and three primary conductors 111R, 101S, and 101T through which a three-phase primary current flows are disposed through the through-holes of the core 112. The primary conductors 111R, 111S, and 111T are symmetrically arranged with the primary conductor 111S as the center so that the primary conductors 111R, 111S, and 111T are aligned in a straight line in the longitudinal direction of the through hole of the elliptical core 112. The printed wiring board 100 is mounted with an electronic component 110 that constitutes a leakage detection unit connected to both ends of the coil 113 and an electronic component 120 for balanced current detection connected to both ends of the coil 123.

図２１に示すように、コア１１２及びコイル１１３が形成されたプリント配線基板１００は、５つの基板１００ａ１、１００ｂ１、１００ｃ１、１００ｄ１、１００ｅ１が積層されてなる積層基板によって構成されている。これらの基板１００ａ１、１００ｂ１、１００ｃ１、１００ｄ１、１００ｅ１には、コア１２２の外側を囲むようにコイル１１３の配置に対応して、回路パターン１１３ｐとスルーホール１１３ｔとが設けられ、これらの回路パターン１１３ｐ及びスルーホール１１３ｔによって漏電検出用のコイル１１３を形成する構造となっている。この際、外側の層の基板１００ａ１、１００ｅ１には、外側になる一方の面に回路パターン１１３ｐ及びスルーホール１１３ｔが形成され、スルーホール１１３ｔが他方の面まで貫通して形成されている。また、内側の層の基板１００ｂ１、１００ｄ１には、両面に貫通してスルーホール１１３ｔが形成されている。そして図２２に示すように、基板１００ａ１、１００ｅ１の間に挟まれる内側の層の基板１００ｂ１、１００ｄ１は、外側の層の基板１００ａ１と基板１００ｅ１との間に軟磁性材料のコア１１２を介在させた構造となっている。この基板１００ｃ１は、例えば、内側基板１００ｃ１の中央部に形成した開口部にコア１１２を埋め込み、内側基板１００ｃ１を順に配置して１枚の板状に形成し、内側基板１００ｃ１の中央部に一次導体貫通用の貫通口を形成することで作製できる。   As shown in FIG. 21, the printed wiring board 100 on which the core 112 and the coil 113 are formed is constituted by a laminated board in which five boards 100a1, 100b1, 100c1, 100d1, and 100e1 are laminated. These substrates 100a1, 100b1, 100c1, 100d1, and 100e1 are provided with circuit patterns 113p and through holes 113t corresponding to the arrangement of the coils 113 so as to surround the outside of the core 122. The leakage detection coil 113 is formed by the through hole 113t. At this time, the circuit patterns 113p and the through holes 113t are formed on the outer surface of the substrates 100a1 and 100e1 on the outer side, and the through holes 113t are formed so as to penetrate to the other surface. In addition, through-holes 113t are formed through the both surfaces of the inner layers of the substrates 100b1 and 100d1. As shown in FIG. 22, the inner layers of the substrates 100b1 and 100d1 sandwiched between the substrates 100a1 and 100e1 have a soft magnetic material core 112 interposed between the outer layers of the substrates 100a1 and 100e1. It has a structure. The substrate 100c1 is formed, for example, by embedding a core 112 in an opening formed in the central portion of the inner substrate 100c1, and arranging the inner substrates 100c1 in order to form a single plate. The primary conductor is formed in the central portion of the inner substrate 100c1. It can be produced by forming a through-hole for penetration.

上記構成において、プリント配線基板１００に形成したコイル１１３は内側、コイル１２３は、外側に配置されている。
このように、回路パターン１１３ｐとスルーホール１１３ｔとよりコイル１１３，１２３を形成した積層基板とし、プリント配線基板に、コア１１２を内蔵することにより、非円形形状のコアに巻線密度を不均一にしたコイルも形成しやすくなる。この場合、略長円形状のコアの輪に沿って全周にわたり適宜巻線密度を設定したコイルを容易に巻回することができる。また、プリント配線基板１００によってコア１１２及びコイル１１３，１２３を形成することで、漏電検出部と、平衡電流検出部とを形成することができる。この構成によれば、５層構造とすることによりコイルの巻き数を増大させることができ、より高感度化を図ることが可能となる。 In the above configuration, the coil 113 formed on the printed wiring board 100 is disposed on the inner side, and the coil 123 is disposed on the outer side.
As described above, a laminated substrate in which the coils 113 and 123 are formed by the circuit pattern 113p and the through hole 113t, and the core 112 is built in the printed wiring board, thereby making the winding density non-uniform in the non-circular core. This makes it easier to form a coil. In this case, a coil having an appropriate winding density can be easily wound around the entire circumference along a substantially oval core ring. Further, by forming the core 112 and the coils 113 and 123 with the printed wiring board 100, it is possible to form a leakage detection unit and a balanced current detection unit. According to this configuration, the number of turns of the coil can be increased by using the five-layer structure, and higher sensitivity can be achieved.

なお、本発明は、本発明の趣旨ならびに範囲を逸脱することなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が様々な変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。   The present invention is intended to be variously modified and applied by those skilled in the art based on the description in the specification and well-known techniques without departing from the spirit and scope of the present invention. Included in the scope for protection.

１０ 漏電検出部
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 一次導体
１２ コア
１３ 漏電検出コイル
１５ 漏電電流検出部
１６ 漏電電流判別部
１９ 制御部
２０ 平衡状態判別部
２２ 平衡電流検出コア
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ 平衡電流検出コイル
２４ 抵抗
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ 平衡電流検出部
２６ 平衡電流検出部
２７ 平衡電流判別部
２８ 加算演算部
１００ プリント配線基板
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ 基板
１００ａ１、１００ｂ１、１００ｃ１、１００ｄ１、１００ｅ１ 基板
１１１Ｒ、１１１Ｓ、１１１Ｔ 一次導体
１１２ コア
１１３ （漏電検出用の）コイル
１１３ｐ 回路パターン
１１３ｔ スルーホール
１２３ （平衡電流検出用の）１対のコイル
１２３ｐ 回路パターン
１２３ｔ スルーホール DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Earth leakage detection part 11a, 11b, 11c Primary conductor 12 Core 13 Earth leakage detection coil 15 Earth leakage current detection part 16 Earth leakage current determination part 19 Control part 20 Equilibrium state determination part 22 Balance current detection core 23a, 23b, 23c Balance current detection coil 24 Resistance 25, 25a, 25b, 25c Balance current detection unit 26 Balance current detection unit 27 Balance current discrimination unit 28 Addition calculation unit 100 Printed wiring board 100a, 100b, 100c Board 100a1, 100b1, 100c1, 100d1, 100e1 Board 111R, 111S, 111T Primary conductor 112 Core 113 Coil 113p (for leakage detection) Circuit pattern 113t Through hole 123 Pair of coils (for balanced current detection) 123p Circuit pattern 123t Through hole

Claims (18)

複数の一次導体と、
前記複数の一次導体を内側に貫通させる環状の磁性材料からなるコアと、
前記コアの周回に沿って巻線が巻回されたトロイダル状の漏電検出コイルと、
前記漏電検出コイルに発生する誘起電圧による出力電圧のベクトル和を漏電出力として検出する漏電検出部と、
前記一次導体を流れる各電流の絶対値に基づく出力を検出することで前記ベクトル和が零である平衡電流を検出する平衡電流検出部と、
前記平衡電流検出部の出力に応じて平衡状態であるか否かを判別する平衡状態判別部と、
前記平衡状態判別部で出力される、平衡状態でないとの出力と、前記漏電検出部の出力との論理積に基づき、不動作制御をおこなう制御部とを具備し、
前記平衡電流検出部は、前記複数の一次導体に対し、共通でひとつ設けられた平衡電流検出部で構成された漏電検出装置。 A plurality of primary conductors;
A core made of an annular magnetic material that penetrates the plurality of primary conductors inward;
A toroidal leakage detection coil in which a winding is wound along the circumference of the core;
A leakage detection unit for detecting a vector sum of output voltages due to an induced voltage generated in the leakage detection coil as a leakage output;
An equilibrium current detector that detects an equilibrium current in which the vector sum is zero by detecting an output based on an absolute value of each current flowing through the primary conductor;
An equilibrium state determination unit that determines whether or not the state is in an equilibrium state according to the output of the equilibrium current detection unit;
A controller that performs non-operation control based on a logical product of an output that is not in an equilibrium state and an output of the leakage detection unit that is output from the equilibrium state determination unit ;
The leakage current detecting device is configured by a balanced current detection unit provided in common with respect to the plurality of primary conductors . 請求項１に記載の漏電検出装置であって、
前記平衡電流検出部は、
前記複数の一次導体を内側に貫通させる環状の磁性材料からなる平衡電流検出コアと、
前記平衡電流検出コアの周回に沿って巻線が巻回されたトロイダル状の平衡電流検出コイルとを具備し、
前記平衡電流検出コイルに発生する誘起電圧による出力電圧を検出するものである漏電検出装置。 The leakage detection device according to claim 1,
The balanced current detector is
An equilibrium current detection core made of an annular magnetic material penetrating the plurality of primary conductors inward;
A toroidal balanced current detection coil in which a winding is wound along the circumference of the balanced current detection core;
A leakage detection device for detecting an output voltage due to an induced voltage generated in the balanced current detection coil. 請求項２に記載の漏電検出装置であって、
前記平衡電流検出コアは、
前記漏電検出部のコアから離間した位置に配設された漏電検出装置。 The leakage detection device according to claim 2 ,
The balanced current detection core is:
A leakage detection device disposed at a position spaced apart from the core of the leakage detection unit. 請求項２に記載の漏電検出装置であって、
前記平衡電流検出コアは、
前記漏電検出部のコアと共通である漏電検出装置。 The leakage detection device according to claim 2 ,
The balanced current detection core is:
An earth leakage detection device common to the core of the earth leakage detection unit. 請求項２乃至４のいずれか一項に記載の漏電検出装置であって、
前記平衡電流検出コイルは、前記平衡電流検出コアの周回に沿ってトロイダル状に巻回された１対のコイルで構成され、前記一対のコイルの出力を、反転させて加算する出力取り出し部とを有する漏電検出装置。 The leakage detection device according to any one of claims 2 to 4 ,
The balanced current detection coil is composed of a pair of coils wound in a toroidal shape along the circumference of the balanced current detection core, and an output extraction unit that inverts and adds the outputs of the pair of coils. Electric leakage detection device having. 請求項２乃至４のいずれか一項に記載の漏電検出装置であって、
前記平衡電流検出コイルは、ともに同一方向に巻回され、各平衡電流検出コイルの両端は、同一方向の磁束が発生すると、出力が打ち消される方向に接続された１対のコイルで構成され、接続されたうちの少なくとも片側には抵抗が接続されている漏電検出装置。 The leakage detection device according to any one of claims 2 to 4 ,
The balanced current detection coils are both wound in the same direction, and both ends of each balanced current detection coil are composed of a pair of coils connected in a direction in which the output is canceled when magnetic flux in the same direction is generated. A leakage detection device in which a resistor is connected to at least one side of them. 請求項２乃至４のいずれか一項に記載の漏電検出装置であって、
前記平衡電流検出コイルは、互いに逆方向に巻回され、各平衡電流検出コイルの両端は、同一方向の磁束が発生すると、出力が打ち消される方向に接続された１対のコイルで構成され、接続されたうちの少なくとも片側には抵抗が接続されている漏電検出装置。 The leakage detection device according to any one of claims 2 to 4 ,
The balanced current detection coils are wound in opposite directions, and both ends of each balanced current detection coil are composed of a pair of coils connected in a direction in which the output is canceled when magnetic flux in the same direction is generated. A leakage detection device in which a resistor is connected to at least one side of them. 請求項２乃至７のいずれか一項に記載の漏電検出装置であって、
前記平衡電流検出コイルは、前記平衡電流検出コアを貫通している一次導体の近傍において高密度に巻回された漏電検出装置。 The leakage detection device according to any one of claims 2 to 7 ,
The leakage current detecting device, wherein the balanced current detection coil is wound at a high density in the vicinity of a primary conductor penetrating the balanced current detection core. 請求項２乃至７のいずれか一項に記載の漏電検出装置であって、
前記平衡電流検出コイルは、前記平衡電流検出コアを貫通している一次導体の近傍においてのみ巻回された漏電検出装置。 The leakage detection device according to any one of claims 2 to 7 ,
The leakage current detecting device in which the balanced current detection coil is wound only in the vicinity of a primary conductor penetrating the balanced current detection core. 請求項２乃至９のいずれか一項に記載の漏電検出装置であって、
前記平衡電流検出コアは、ほぼトラック形状のコアで構成され、
前記複数の一次導体は、前記コアの長手方向にほぼ対称に並置され、
前記コイルは、前記トラック形状の曲線部分の周回に沿ってトロイダル状に巻回された漏電検出装置。 The electric leakage detection device according to any one of claims 2 to 9 ,
The balanced current detection core is composed of a substantially track-shaped core,
The plurality of primary conductors are juxtaposed symmetrically in the longitudinal direction of the core,
The coil is a leakage detection device in which the coil is wound in a toroidal shape around the curved portion of the track shape. 請求項２乃至１０のいずれか一項に記載の漏電検出装置であって、
前記平衡電流検出コイルは、前記漏電検出コイルの外側に重ねて巻回された
漏電検出装置。 The leakage detection device according to any one of claims 2 to 10 ,
The balance current detection coil is a leakage detection device wound around the outside of the leakage detection coil. 請求項２乃至１１のいずれか一項に記載の漏電検出装置であって、
前記平衡電流検出コイルは、前記漏電検出コイルとの間が絶縁体で分離された漏電検出装置。 The leakage detection device according to any one of claims 2 to 11 ,
The balance current detection coil is a leakage detection device in which the leakage detection coil is separated by an insulator. 請求項１２に記載の漏電検出装置であって、
前記漏電検出コイルは、前記コアの外周に絶縁材を介して巻回され、
前記平衡電流検出コイルは、前記漏電検出コイルの外側に絶縁材を介して巻回された漏電検出装置。 The leakage detection device according to claim 12 ,
The leakage detection coil is wound around the outer periphery of the core via an insulating material,
The balanced current detection coil is a leakage detection device wound around an outside of the leakage detection coil via an insulating material. 請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の漏電検出装置であって、
前記漏電検出部または前記平衡電流検出部の少なくとも一方において、
基板に内蔵されて構成されたコアと、前記基板において、回路パターン及びスルーホールによって前記コアの外側にコアの輪に沿って巻線が巻回された構造となるトロイダル状のコイルとを具備した漏電検出装置。 The leakage detection device according to any one of claims 1 to 13 ,
In at least one of the leakage detection unit or the balanced current detection unit,
A core configured to be built in a substrate, and a toroidal coil having a structure in which a winding is wound around the core along the ring of the core by a circuit pattern and a through hole in the substrate. Earth leakage detection device. 請求項１４に記載の漏電検出装置であって、
前記漏電検出部および前記平衡電流検出部は、
少なくとも３層の絶縁層を備えた積層基板で構成され、
前記積層基板の中間層に、前記平衡電流検出コアおよび漏電検出コアの両方を兼ねるコアが挟み込まれて、
前記漏電検出コイルおよび前記平衡電流検出コイルは、回路パターンおよびスルーホールによって、前記コアの周回に引き回された漏電検出装置。 The leakage detection device according to claim 14 ,
The leakage detector and the balanced current detector are:
It is composed of a laminated substrate having at least three insulating layers,
In the intermediate layer of the laminated substrate, a core that serves as both the balanced current detection core and the leakage detection core is sandwiched,
The leakage detection device, wherein the leakage detection coil and the balanced current detection coil are routed around the core by a circuit pattern and a through hole. 請求項１５に記載の漏電検出装置であって、
前記スルーホールは、前記コアの内径側と外径側とに沿ってそれぞれ所定の間隔で配列された内側スルーホール群と、外側スルーホール群とで構成され、
前記漏電検出コイルと前記平衡電流検出コイルを構成するスルーホールはそれぞれ、ひとつおきに回路パターンで接続され、
前記回路パターンは、前記コアの上層側と下層側とで、ねじれの方向に交差するように配置された漏電検出装置。 The leakage detection device according to claim 15 ,
The through hole is composed of an inner through hole group and an outer through hole group arranged at predetermined intervals along the inner diameter side and the outer diameter side of the core,
Each of the through holes constituting the leakage detection coil and the balanced current detection coil are connected by a circuit pattern every other one,
The circuit pattern is a leakage detection device arranged so as to intersect the twist direction between the upper layer side and the lower layer side of the core. 請求項１６に記載の漏電検出装置であって、
前記内側スルーホール群は千鳥状に配列された漏電検出装置。 The leakage detection device according to claim 16 ,
The inner through-hole group is a leakage detection device arranged in a staggered pattern. 請求項１５に記載の漏電検出装置であって、
少なくとも４層の絶縁層を備えた積層基板で構成され、
前記漏電検出部および前記平衡電流検出部は、それぞれ異なる層に形成され、
一方が前記コアを中心として内側の２層に、他方が外側の２層に形成された漏電検出装置。 The leakage detection device according to claim 15 ,
It is composed of a laminated substrate having at least four insulating layers,
The leakage detection unit and the balanced current detection unit are formed in different layers, respectively.
An earth leakage detection device in which one is formed in two inner layers around the core and the other is formed in two outer layers.
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