JP6055621B2

JP6055621B2 - クランプセンサ

Info

Publication number: JP6055621B2
Application number: JP2012162624A
Authority: JP
Inventors: 明博永井
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2032-07-23
Also published as: JP2014021046A

Description

本発明は、被測定電路に流れる電流を非接触で計測するためのクランプセンサに関し、さらに詳しく言えば、被測定電路を把持するクランプアームの組立性の向上に関する。

被測定電路を流れる電流の電流値などを測定する測定装置の１つとして、クランプセンサがある。特許文献１に記載されているように、クランプセンサは、手によって把持されるグリップ型の装置本体の上部に、Ｃ字型に形成された一対のクランプアームを有し、クランプアームの先端同士が相対的に開閉することによって、被測定電路をつかむことができるようになっている。

各クランプアームの内部には、磁気コアが設けられている。例えば特許文献２に記載されているように、磁気コアは電磁鋼板などの導電性材料からなり、絶縁用のインシュレータを介して、その外周面にコイル巻線が巻回され、コイル巻線の両端に引き出しリード線がハンダ付けされる。

その場合、特許文献２では、コイル巻線が解けないようにするため、その巻始め側端部と巻き終わり側端部を絶縁テープによって固定して、コイル巻線と引き出しリード線とをハンダ付けしたのち、さらに巻始め側端部と巻き終わり側端部とが短絡しないように絶縁テープを巻きながらハンダ付け部分をインシュレータ上に固定するようにしている。

しかしながら、固定用と絶縁用として２度にわたって絶縁テープをインシュレータに貼るため、作業上好ましくない。また、絶縁テープを巻いた部分が他の巻線部よりも膨らむため、クランプアームの外装ケースを磁気コアに取り付ける際に外装ケースに入りにくく、無理矢理押し込んだりすると、短絡やケース破損を生じるおそれもあった。

特開２０１１−１１７８３７号公報特開２０００−１１１５７９号公報

そこで、本発明の課題は、コイル巻線と引き出しリード線の接続部分を絶縁テープによることなく高い絶縁性を保った状態でインシュレータの中に納めることができるようにすることにある。

上述した課題を解決するため、本発明は、開閉可能な一対のクランプアームを有し、上記クランプアームの内部には、インシュレータによって被覆された磁気コアが設けられており、上記インシュレータは、コイル巻線が巻回される巻線部と、上記巻線部の両端に形成されたフランジ部とを有するボビン形状であって、上記コイル巻線の巻初め側端部および巻き終わり側端部がともに一方の上記フランジ部側に配置され、引き出しリード線として単芯シールド線が用いられ、上記コイル巻線の一方の端部が上記単芯シールド線の芯線にハンダ付けされ、上記コイル巻線の他方の端部が上記単芯シールド線の外皮を除去して撚り出されたシールド線の端部にハンダ付けされるクランプセンサにおいて、上記一方のフランジ部の外周辺には、上記芯線のハンダ付け部から上記シールド線のハンダ付け部にかけての部分が収納される溝状のリード線収納部が設けられているとともに、上記リード線収納部の一部には、上記リード線収納部の底部からさらに深く形成された凹部からなり上記シールド線のハンダ付け端部が収納されるシールド線収納部が設けられていることを特徴としている。

また、本発明は、別の態様として、上記一方のフランジ部には、上記コイル巻線の巻初め側端部および巻き終わり側部をそれぞれ係止するためのフック部が設けられており、上記フック部は、上記フランジ部の外周から内側に向けて開口された開口部と、上記開口部を挟んで互いに離反する方向に延びる一対の係止溝とを含む断面凸状に形成されていることを特徴としている。

開閉可能な一対のクランプアームを有し、上記クランプアームの内部には、インシュレータによって被覆された磁気コアが設けられており、上記インシュレータは、コイル巻線が巻回される巻線部と、上記巻線部の両端に形成されたフランジ部とを有するボビン形状であって、上記コイル巻線の巻初め側端部および巻き終わり側端部がともに、一方の上記フランジ部側に配置され、引き出しリード線にハンダ付けにより接続されているクランプセンサにおいて、上記一方のフランジ部の外周辺には、上記引き出しリード線の上記コイル巻線との接続部を含む端部を収納する溝状のリード線収納部が設けられていることにより、短絡などを確実に防止しつつ、限られたスペース内に引き出しリード線を収納することができる。

上記引き出しリード線には単芯シールド線が用いられ、上記コイル巻線の一方の端部が芯線にハンダ付けされ、他方の端部が外皮を除去して撚り出されたシールド線の端部にハンダ付けされ、上記リード線収納部内には、上記芯線のハンダ付け部から上記シールド線のハンダ付け部にかけての部分が収納されることにより、引き出しリード線の芯線からシールド線のハンダ付け部にかけてを収納することで、短絡を確実に防止することができる。

上記リード線収納部の一部にはさらに、上記シールド線のハンダ付け端部を収納するシールド線収納部が設けられており、上記シールド線収納部は、上記リード線収納部の底部からさらに深く形成された凹部からなることにより、芯線とシールド線とを別々に納めることで、短絡をさらに確実に防止することができる。

上記一方のフランジ部には、上記コイル巻線の巻初め側端部および巻き終わり側部端部をそれぞれ係止するためのフック部が設けられていることにより、コイル巻線を巻線部に巻線する際の引き回し作業性がより向上する。

上記フック部は、上記フランジ部の外周から内側に向けて開口された開口部と、上記開口部を挟んで互いに離反する方向に延びる一対の係止溝とを含む断面凸状に形成されていることにより、巻初め側端部および巻き終わり側端部をそれぞれ独立して引っ掛けておくことができ、より安全に作業することができる。

本発明の一実施形態に係るクランプセンサのクランプアームを示す分解斜視図。クランプアームの（ａ）左側面図および（ｂ）背面図。磁気コアに取り付けられるインシュレータのフランジ部周辺の拡大斜視図。インシュレータのリード線収納部の拡大斜視図。引き出しリード線の斜視図。（ａ）〜（ｄ）コイル巻線と引き出しリード線の結線処理手順を示す模式図。

次に、本発明の一実施形態について図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、本発明において、クランプセンサの具体的な仕様や構造は、任意的事項であってよい。

図１に示すように、クランプセンサのクランプアームＡは、磁気コア１と、磁気コア１の外周に取り付けられる外装ケース２，２とを備えている。なお、クランプセンサは開閉可能な一対のクランプアームＡを備えているが、図１には、そのうちの一方のクランプアームのみが示されている。

磁気コア１は、Ｃ字状（円弧状）に打ち抜かれた電磁鋼板を厚さ方向に複数枚積層してなり、その両端１１，１１は、他方のクランプアームの磁気コア１同士を突き合わせた際に、互いに噛み合うように櫛歯状に形成されている。

この例において、磁気コア１は、電磁鋼板の積層体からなるが、これ以外に粉体成形などによって成形されたものであってもよい。また、磁気コア１はコ字状に形成されることもあるが、いずれにせよ、磁気コア１の周りには、磁気コア１の外周を絶縁被覆するインシュレータ３が設けられている。

外装ケース２，２は、合成樹脂の成形品からなり、磁気コア１の形状に合致するように円弧状に形成されている。外装ケース２，２は、磁気コア１の側面から厚さ方向の周面のほぼ半分にかけてを覆い隠す断面コ字状に形成されている。

外装ケース２，２には、磁気コア１に対する位置決めガイドとしてのガイド孔２１が設けられている。また、外装ケース２，２の一部には、それらを互いにかみ合わせた際に、後述する引き出しリード線Ｒを引き出すための切欠溝２２が設けられている。

図２を併せて参照して、インシュレータ３は、絶縁性を有する合成樹脂の成形品からなり、磁気コア１の両端を除く、磁気コア１の中央部分の全体を覆っている。この例において、インシュレータ３は、磁気コア１の厚さ方向に２分割されており、磁気コア１を両側から挟むようにして、それらを互いに嵌め合わせることによって磁気コア１に取り付けられている。

この例において、インシュレータ３は、２分割されたものを一体的に組み付けることにより、磁気コア１を覆うように装着されるが、磁気コア１を絶縁被覆することができれば、これ以外の構成であってもよい。

インシュレータ３は、図１に示すようにコイル巻線Ｃが巻回される巻線部３１と、巻線部３１の両端側に配置された一対のフランジ部３２，３３とを有するボビン状に形成されている。巻線部３１は、磁気コア１の一端側から他端側にかけて設けられており、そこにコイル巻線Ｃが連続的に巻回されるようになっている。

一方のフランジ部３２（以下、第１フランジ部３２）は、巻線部３１の一端側（図２（ａ）では上端側）に配置されており、巻線部３１の外径よりも大径な矩形状に形成されている。第１フランジ部３２の外周辺には、外装ケース２，２に設けられたガイド孔２１に差し込まれるボス３２１，３２１が設けられている。

他方のフランジ部３３（以下、第２フランジ部３３）は、巻線部３１の他端側（図２（ａ）では下端側）に配置されており、第１フランジ部３２と同様に巻線部３１の外径よりも大径な矩形状に形成されている。第２フランジ部３３の外周辺の一部にも、外装ケース２，２に設けられたガイド孔２１に差し込まれるボス３３１，３３１が設けられている。なお、この実施形態において、各フランジ部３２，３３は矩形状であるが、円盤状であってもよい。

第２フランジ部３３の一部には、コイル巻線Ｃの一部を引っ掛けるためのフック部３４が設けられている。フック部３４は、第２フランジ部３３の外周辺の一部に設けられており、後述するリード線収納部４を挟んで巻線部３１側に設けられている。

フック部３４は、第２フランジ部３３の外周辺から内側に向けて形成された開口部から左右に離反する方向に延びる２カ所の係止溝３４１，３４２を有する断面凸形状に形成されている。

各係止溝３４１，３４２には、コイル巻線Ｃの巻始め側と巻き終わり側がそれぞれ係止されるようにっている。この例において、係止溝３４１，３４２は、中央の開口部挟んで左右に離反するように切り欠かれているが、係止溝３４１，３４２は、第２フランジ部３３の外周辺から内側に向かってそれぞれ独立するように形成されていてもよい。

図３を併せて参照して、第２フランジ３３の外周辺には、後述する引き出しリード線Ｒの一部を収納するためのリード線収納部４が設けられている。リード線収納部４は、第２フランジ部３３の外周辺に沿って形成された溝状であって、この例では、正面側から両側面にかけての３辺に跨がるように形成されている。

図５を参照して、引き出しリード線Ｒには、１本の芯線Ｌの外周を金属メッシュのシールド線によって被覆した、いわゆる単芯シールド線が用いられている。この引き出しリード線Ｒは、まず、外皮Ｏｓの両端を所定長さ分除去して、シールド線を露出させ、露出されたシールド線を１本にまとめて撚り合わせてシールド線端部Ｓとし、両端の内皮Ｉｓが剥かれて芯線Ｌが露出している。この例において、引き出しリード線Ｒは単芯であるが、２芯線など複芯線であってもよい。

リード線収納部４は、引き出しリード線Ｒの少なくとも芯線Ｌが収納可能な大きさを有する溝状である。図４を併せて参照し、リード線収納部４の一部にはさらに、シールド線端部Ｓとコイル巻線Ｃのハンダ付け部分を収納するためのシールド線収納部４１が設けられている。

シールド線収納部４１は、リード線収納部４の底部からさらに一段低く設けられた凹部であって、この例では、一方の側面側から他方の側面側に向かって凹まされており、磁気コア１を避けるように配置されている。

これによれば、シールド線Ｓとコイル巻線Ｃの結線部をシールド線収納部４１に納めることにより、ハンダ付けにより棒状に形成されるシールド線Ｓとコイル巻線Ｃの結線部分を差し込むように収納できるため、結線部分の切断や短絡などをより確実に防ぐことができる。

次に、図６（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、このクランプアームＡへのコイル巻線処理の手順の一例について説明する。まず、第２フランジ部３３の一方のフック部（この例ではフック部３４１）にコイル巻線Ｃの巻始め側を引っ掛けたのち、インシュレータ３の巻線部３１に沿ってコイル巻線Ｃを往復的に巻いてゆき、図１のように、所定の巻数を巻いたのち、巻き終わり側を他方のフック部３４２に引っ掛ける。

次に、図６（ａ）に示すように、引き出しリード線Ｒのシールド線Ｓがシールド線収納部４１の位置になるようにリード線収納部４に沿って配置したのち、図６（ｂ）に示すように、コイル巻線Ｃの一端側（この例では巻始め側）を芯線Ｌの内皮Ｏｓからシールド線端部Ｓにからげたのち、ハンダ付けする。その後、図６（ｃ）に示すように、シールド線Ｓの向きを１８０°回転させて、シールド線Ｓをシールド線収納部４１に納める。

次に、図６（ｄ）に示すように、コイル巻線Ｃの他端側（この例では巻終わり側）を引き出しリード線Ｒを芯線Ｌの内皮に沿ってからげてから、芯線Ｌとコイル巻線Ｃをハンダ付けする。しかるのち、芯線Ｌをリード線収納部４に沿って折り畳みながら収納させることにより、結線済みの引き出しリード線Ｒがリード線収納部４に沿って収納される。

最後に、図１に示す外装ケース２，２を両側から磁気コア１を挟み込むように取り付け、外装ケース２に設けられた切欠溝２２からリード線Ｒを引き出すことにより、磁気コア１の外周に外装ケース２，２が取り付けられる。

これによれば、コイル巻線Ｃの巻始め側と巻き終わり側の結線処理に絶縁テープなどを用いて固定することなく、短絡防止処理を確実に行うことができる。さらには、リード線収納部４にリード線Ｒを収納することで、無理な負荷をかけることなく、リード線Ｒの引き回しを行うことができ、組立効率も向上する。

最後に、クランプアームは、一方のクランプアームがコ字状で、他方のクランプアームがコ字状の開口部に対してスライド可能なバー状のアームであってもよく、このような態様のクランプアームにも本発明は適用可能である。

１磁気コア
２，２外装ケース
３インシュレータ
３１巻線部
３２第１フランジ部
３３第２フランジ部
３４仕切り板
３４１切欠部
４リード線収納部
４１シールド線収納部
Ｃコイル
Ｒリード線
Ｓシールド線

Claims

開閉可能な一対のクランプアームを有し、上記クランプアームの内部には、インシュレータによって被覆された磁気コアが設けられており、上記インシュレータは、コイル巻線が巻回される巻線部と、上記巻線部の両端に形成されたフランジ部とを有するボビン形状であって、上記コイル巻線の巻初め側端部および巻き終わり側端部がともに一方の上記フランジ部側に配置され、引き出しリード線として単芯シールド線が用いられ、上記コイル巻線の一方の端部が上記単芯シールド線の芯線にハンダ付けされ、上記コイル巻線の他方の端部が上記単芯シールド線の外皮を除去して撚り出されたシールド線の端部にハンダ付けされるクランプセンサにおいて、
上記一方のフランジ部の外周辺には、上記芯線のハンダ付け部から上記シールド線のハンダ付け部にかけての部分が収納される溝状のリード線収納部が設けられているとともに、上記リード線収納部の一部には、上記リード線収納部の底部からさらに深く形成された凹部からなり上記シールド線のハンダ付け端部が収納されるシールド線収納部が設けられていることを特徴とするクランプセンサ。
上記一方のフランジ部には、上記コイル巻線の巻初め側端部および巻き終わり側部をそれぞれ係止するためのフック部が設けられており、上記フック部は、上記フランジ部の外周から内側に向けて開口された開口部と、上記開口部を挟んで互いに離反する方向に延びる一対の係止溝とを含む断面凸状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のクランプセンサ。