JP6419432B2 - 電流検出用磁気コアを用いた電流検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、エアギャップに被測定電流の流れに応じた磁気を生じさせる電流検出用磁気コアを用いた電流検出装置に関するものである。

従来、電流を計測するための手段として、磁性材料で作られた磁気コアが用いられている。磁気コアは、被測定電流が流れる導体の周囲に置かれ、磁気コアの両端部間に形成されたエアギャップにホール素子やコイルなどの磁気センサが配置される。磁気センサには磁気コアから被測定電流に応じた磁気が安定して供給され、この磁気が磁気センサによって検出されることで、導体に流れる被測定電流が測定される。従来この種の電流検出用磁気コアとしては、例えば、特許文献１に開示された、積層板が所定枚数積層されて構成される積層磁気コアなどがある。

磁気センサはセンサ配線の合理性により印刷配線基板に実装されることが多く、磁気の検出方向は基板実装面に垂直な場合と水平な場合とがある。基板実装面に垂直な方向の磁気を検出する場合、例えば、電子式電力量計においては、図１（ｂ）の側面図に示すように、印刷配線基板１に実装された磁気センサ２は、印刷配線基板１の面方向に開口した磁気コア３のエアギャップ中に配置される。磁気コア３は、被測定電流が流れる電流線４を囲んで設けられ、印刷配線基板１には電子式電力量計が計測した電力量を表示する液晶表示器５も実装されている。

図１（ａ）は、上記の電子式電力量計内部の概略構成を示す正面図である。電子式電力量計は電源端子１Ｓ，２Ｓ，３Ｓおよび負荷端子１Ｌ，２Ｌ，３Ｌ間が電流線４によって図示するように接続され、磁気コア３は、電源端子１Ｓおよび負荷端子１Ｌ間を接続する電流線４、および電源端子３Ｓおよび負荷端子３Ｌ間を接続する電流線４を囲んで一対設けられている。磁気センサ２で検出される磁気は印刷配線基板１に形成される電子回路におけるＭＰＵ（不図示）によって電流線４を流れる電流に変換され、電源端子１Ｓ，２Ｓ，３Ｓから印刷配線基板１に入力される電圧と乗算されることで、電力量が演算される。演算された電力量は液晶表示器５に表示される。

特開２０１１−３５０８３号公報

上記従来の磁気コア３を用いた電流検出構造は、磁気センサ２で検出される信号を処理する電子回路および磁気センサ２自体が１枚の印刷配線基板１に構成されるため、実装コストや材料費だけを考慮すると、安価に製作することができて好ましい。

一方、上記の電子式電力量計や配線用遮断器のような配電機器は、電源端子および負荷端子の端子配列が例えば図１（ａ）のように規格化されている。したがって、機器内部における電流線４の形状が複雑になり、印刷配線基板１に実装された磁気センサ２を磁気コア３の両端部が挟むように、磁気コア３を機器に組み込むことは容易ではない。このため、図２（ａ）に示すように機器内部における電流線４の形状を単純化し、磁気センサ２を印刷配線基板１とは別の小さな印刷配線基板６に実装することで、磁気コア３を組み込み易くことが考えられる。なお、図２において図１と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。しかし、この構成においては、組立性は向上するものの、磁気センサ２を実装する印刷配線基板６は、ＭＰＵや液晶表示器５が実装される印刷配線基板１から分離しなければならない。図２（ｂ）は、この際の電子式電力量計内部の概略構成を示す側面図である。

また、磁気センサ２，磁気コア３，および電流線４の相対位置関係は直接計器の計測精度に影響するので、電流検出構造は堅牢となるよう、かつ、部品相互の電気絶縁がとれるようにも、考慮しなくてはならない。このため、図３（ａ）の分解斜視図に示すように、磁気コア３および印刷配線基板６をケース７に収容し、このケース７に電流線４を挿通して、図３（ｂ）の外観斜視図に示す電流検出構造にすることが考えられる。しかし、この構成においては、印刷配線基板６と印刷配線基板１との間を電気的に接続するため、フラットケーブル等のリード線８およびコネクタ９を用いて、印刷配線基板６からの信号を印刷配線基板１へ伝達する必要がある。したがって、この構成においては、リード線８やコネクタ９等の部品数が増え、組立工数が増加することとなる。特に、磁気センサ２がピン数が多いホールＬＳＩ等から構成される場合には、印刷配線基板１に接続するためのリード線８の線数が増加するため、不利になる。

すなわち、図１に示す従来の磁気コア３および電流検出構造では、１枚の印刷配線基板１にＭＰＵ等からなる電子回路と共に磁気センサ２を実装でき、回路基板関係の材料費は低減されるが、電流線４が複雑になって組立性が悪くなる。また、電流検出構造の堅牢性を実現するのにはさらに部材が必要になる可能性がある。一方、図２および図３に示す電流検出構造では、組立性は向上するものの、リード線８やコネクタ９によって材料費および組立工数が増加する。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
被測定電流が流れる電流線を囲み、両端部間に形成されるエアギャップに被測定電流の流れに応じた磁気を生じさせる電流検出用磁気コアであって、被測定電流が流れる方向を横切る方向に所定長延在して被測定電流が流れる方向と平行な方向（以下、水平方向と記す）に離間して相互に対向することでエアギャップを形成し、水平方向に磁気を生じさせる両端部と、電流線を囲んで両端部間をつなぐ本体部とを備える、打ち抜きプレス加工された複数枚が積層された金属製板状部品から構成され、両端部が、被測定電流が流れる方向を一方側から他方側へ横切る方向に延在する金属製板状部品の一方側短尺部によって形成される一方の端部と、被測定電流が流れる方向を他方側から一方側へ横切る方向に延在し、水平方向に一方の端部と離間する、一方の端部に平行な金属製板状部品の他方側短尺部によって形成される他方の端部とから構成され、本体部が、一方側短尺部の一方側端部から被測定電流が流れる方向と垂直な方向に延在する金属製板状部品の一方側脚部と、エアギャップを挟む一方側脚部の対角位置において他方側短尺部の他方側端部から被測定電流が流れる方向と垂直な方向に延在する金属製板状部品の他方側脚部と、一方側脚部および他方側脚部を挟む一方側短尺部および他方側短尺部の反対側において一方側短尺部および他方側短尺部と平行な方向に延在し、水平方向に一方側脚部および他方側脚部を離間させて一方側短尺部および他方側短尺部間にエアギャップを形成させる金属製板状部品の長尺部とから構成される一対の電流検出用磁気コアと、
２本の電流線が挿通されて各電流線の周囲を囲む一対の筒状部、並びに、各電流検出用磁気コアの側面部が固定される垂直面部および各電流検出用磁気コアの底面部が固定される水平面部からなり、各筒状部を囲む位置に各電流検出用磁気コアを固定させる固定部を備え、一対の電流検出用磁気コアと２本の電流線との間を電気的に絶縁分離すると共に一対の電流検出用磁気コアと２本の電流線との相互位置を保持するケースと、
印刷配線基板の下端部が一対の電流検出用磁気コアの一対のエアギャップ中に挿入されることで各エアギャップ中に位置させられる印刷配線基板に実装された一対の磁気センサと、
各エアギャップに連通して各エアギャップを挟む位置のケースの４箇所に設けられた印刷配線基板の下端部が挿入される切り欠き部、並びに、印刷配線基板の両側端部が挿入される溝およびこの溝に挿入された印刷配線基板を固定するラッチ部を備えて、ケースを支持する支持体またはケースを収納する筐体に設けられた、印刷配線基板の両側端部を保持する保持部から構成され、一対の磁気センサが一対のエアギャップ中に位置した状態に印刷配線基板を保持する印刷配線基板保持機構と
を備えて、電流検出装置を構成した。

従来の構成では、印刷配線基板に実装された磁気センサを磁気コアの両端部間に挟むため、磁気コアの両端部間を被測定電流が流れる方向と垂直な方向（以下、垂直方向と記す）に離間させて、両端部間に形成されるエアギャップを印刷配線基板の基板面と平行な方向に開口させ、垂直方向に磁気を生じさせる必要があった。しかし、本構成によれば、電流検出用磁気コアの両端部を水平方向に離間させ、両端部間に形成されるエアギャップを垂直方向に開口させて、水平方向に磁気を生じさせることができる。このため、印刷配線基板の基板面を垂直方向に向けることで、印刷配線基板の磁気センサが実装された部分を、垂直方向から容易にエアギャップに位置させることができる。したがって、被測定電流が流れる電流線が水平方向において複雑な形状をしていても、印刷配線基板を分離すること無く、磁気センサを容易にエアギャップ中に位置させることができる。よって、本構成の電流検出用磁気コアを用いることで、リード線やコネクタといった部品が不要で材料費および組立工数が増加することのない、しかも、組立性が向上した電流検出装置を構成することができる。

本構成によれば、電流線を流れる被測定電流は、その流れる方向に直交する面方向において、電流検出用磁気コアの電流線を囲む本体部に沿って磁気を生じさせる。この磁気は、電流検出用磁気コアの両端部が、被測定電流が流れる方向を横切る方向に所定長延在して、水平方向に離間しているため、この両端部間に形成されるエアギャップにおいて、水平方向に向きが変えられる。

本構成によれば、電流検出用磁気コアは、ケースによって電流線と相互位置が保持されると共に、電流線との間が電気的に絶縁分離されて、エアギャップが垂直方向に向けられる。この状態で、垂直方向から端部がエアギャップ中に挿入された印刷配線基板が印刷配線基板保持機構によって保持されることで、印刷配線基板に実装された磁気センサがエアギャップ中に位置させられて、電流検出装置が構成される。このため、電流検出の計測精度に影響を及ぼす、磁気センサ，磁気コア，および電流線の相対位置関係は、ケースおよび印刷配線基板保持機構によって確実に保持されるので、堅牢で、かつ、部品相互の電気絶縁をとれる電流検出装置を組立性よく構成することができる。

本構成によれば、電流線がケースの筒状部に挿通されて、電流検出用磁気コアが筒状部を囲む位置でケースの固定部に固定されることで、電流線と電流検出用磁気コアとの相対位置が保持されると共に、これら相互間の電気絶縁がとられる。また、印刷配線基板の端部が、エアギャップに連通してエアギャップを挟む位置のケースに設けられた切り欠き部に挿入されて、印刷配線基板の他端部が、ケースを支持する支持体または収納する筐体に設けられた保持部に保持されることで、印刷配線基板に実装された磁気センサとケースに固定された電流検出用磁気コアとの相対位置が保持される。したがって、磁気センサ，磁気コア，および電流線の相対位置関係は、ケースおよび印刷配線基板保持機構によって確実に保持される。

本発明によれば、リード線やコネクタといった部品が不要で材料費および組立工数が増加することのない、しかも、組立性が向上した電流検出装置を提供することができる。

（ａ）は、従来の電流検出構造を備えた電子式電力量計内部の概略構成を示す正面図、（ｂ）は側面図である。 （ａ）は、従来の他の電流検出構造を備えた電子式電力量計内部の概略構成を示す正面図、（ｂ）は側面図である。 図２に示す従来の他の電流検出構造の分解斜視図、（ｂ）は外観斜視図である。 本発明の第１の実施の形態による電流検出構造の分解斜視図である。 図４に示す電流検出構造のケース組立部分の分解斜視図である。 本発明の第１の実施の形態による電流検出構造の外観斜視図である。 （ａ）は、本発明の第２の実施の形態による電流検出構造を備えた配線用遮断器の正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は斜視図である。 （ａ）は、既設の電流線に流れる被測定電流を検出する本発明の第３の実施の形態による電流検出構造を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すｂ方向から見た電流検出構造の一部破断平面図、（ｃ）は（ｂ）に示すｃ方向から見た電流検出構造の縦側断面図、（ｄ）および（ｅ）は第３の実施の形態による電流検出構造の組み立てを説明するための斜視図である。

次に、本発明による電流検出用磁気コアおよびそれを用いた電流検出構造を電子式電力量計に適用した、本発明を実施するための形態について説明する。

図４は、本発明の第１の実施の形態による電流検出構造１１の分解斜視図である。なお、同図において図１と同一または相当する部分には同一符号を付して説明する。

本実施の形態による電流検出構造１１は、一対の電流検出用磁気コア１２，１２、各電流検出用磁気コア１２，１２と各電流線４，４との相互位置を保持するケース１３、印刷配線基板１に実装された一対の磁気センサ２，２、および印刷配線基板１を保持する後述する印刷配線基板保持機構を備えて、構成される。この電流検出構造１１においては、各電流線４，４を流れる被測定電流が各電流検出用磁気コア１２，１２によってその大きさに応じた磁気に変換され、磁気センサ２，２によって検出される。磁気センサ２，２によって検出される磁気は、印刷配線基板１に形成される電子回路におけるＭＰＵ（不図示）によって電流線４，４を流れる電流に変換され、電源端子１Ｓ，２Ｓ，３Ｓから印刷配線基板１に入力される電圧と乗算されることで、電力量が演算される。印刷配線基板１には液晶表示器５が実装されており、液晶表示器５には演算される電力量が表示される。

図５は、電流検出用磁気コア１２，１２を具備したケース組立部分１４の分解斜視図である。

ケース１３は、電流線４，４が挿通されて電流線４，４の周囲を囲む筒状部１３ａ，１３ａと、この筒状部１３ａ，１３ａを囲む位置に電流検出用磁気コア１２，１２を固定させる、垂直面部１３ｂ，１３ｂおよび水平面部１３ｃ，１３ｃからなる固定部とを備える。電流検出用磁気コア１２，１２は、これら垂直面部１３ｂ，１３ｂおよび水平面部１３ｃ，１３ｃに接着材で固定される。ケース１３は、電気絶縁性を有する樹脂などから形成され、筒状部１３ａ，１３ａに電流線４，４を収容して電流検出用磁気コア１２，１２が固定部に固定されることで、電流検出用磁気コア１２，１２と電流線４，４との相互位置を保持すると共に、これらの間を電気的に絶縁分離する。筒状部１３ａ，１３ａに電流線４，４が挿通されることで、各電流検出用磁気コア１２，１２は電流線４，４を囲む位置に配置される。

各電流検出用磁気コア１２，１２は、それぞれ、両端部１２ａ，１２ａと本体部１２ｂとから構成される。両端部１２ａ，１２ａは、被測定電流が流れる方向Ａを横切る方向Ｂに所定長延在して、被測定電流が流れる方向Ａと平行な方向Ｃ（以下、水平方向Ｃと記す）に離間して相互に対向することで、エアギャップ１２ｃを形成する。本体部１２ｂは、電流線４を囲んで両端部１２ａ，１２ａ間をつなぐ。このため、電流検出用磁気コア１２，１２は、電流線４に被測定電流が流れると、両端部１２ａ，１２ａ間に形成されるエアギャップ１２ｃに、被測定電流の流れに応じた磁気を水平方向Ｃに生じさせる。

本実施の形態では、電流検出用磁気コア１２，１２は、Ｌの字状に打ち抜きプレス加工された複数枚の軟磁性板等の金属製板状部品が積層されて、形成されている。しかし、このような形状をした電流検出用磁気コア１２，１２は、１枚の金属製板状部品が折り曲げプレス加工されても、または、粉末焼結材料が焼成加工されても、または、粉末固形材料が圧粉加工されても、または、金属粉末が射出成型加工されても、同様に形成される。

ケース１３には、図４に示すように、各エアギャップ１２ｃに連通して各エアギャップ１２ｃを挟む位置に、溝状の切り欠き部１３ｄが合計で４箇所に設けられている。各切り欠き部１３ｄには印刷配線基板１の下端部１ａが挿入され、各切り欠き部１３ｄは印刷配線基板１の一端部である下端部１ａを保持する。また、ケース１３を支持する不図示の計器支持体、またはケース１３を収納する電子式電力量計の不図示の筐体には、印刷配線基板１の両側端部１ｂ，１ｂが挿入される溝、およびこの溝に挿入された印刷配線基板１を固定するラッチ部が設けられている。ラッチ部は、解除されない限り、印刷配線基板１を溝から抜けさせない構造になっている。これら溝およびラッチ部は、印刷配線基板１の他端部である両側端部１ｂ，１ｂを保持する保持部を構成する。また、ケース１３に設けられた各切り欠き部１３ｄ、並びに不図示の計器支持体または筐体に設けられた上記の溝およびラッチ部は、磁気センサ２，２がエアギャップ１２ｃ，１２ｃ中に位置した状態に印刷配線基板１を保持する印刷配線基板保持機構を構成する。この印刷配線基板保持機構は、エアギャップ１２ｃ，１２ｃの中心位置と磁気センサ２，２の検出中心が合致する位置関係に、印刷配線基板１を保持する。

図６は、この印刷配線基板保持機構によって印刷配線基板１がケース組立部分１４に保持された状態における、電流検出構造１１の外観斜視図である。なお、同図において図４と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。

本実施の形態の電流検出構造１１では、上記のように印刷配線基板１の下端部１ａがエアギャップ１２ｃ，１２ｃ中に挿入されて、印刷配線基板１がケース組立部分１４に保持されることで、磁気センサ２，２はエアギャップ１２ｃ，１２ｃ中に位置させられる。本実施の形態では、ケース１３に各部品を組み込むことで電流検出構造１１を組み立てているが、ケース１３の代替えとしてインサート成形で組み立てるようにしてもよい。

従来の電流検出構造では、印刷配線基板１に実装された磁気センサ２を磁気コア３の両端部間に挟むため、図１（ｂ）や図２（ｂ）に示すように、磁気コア３の両端部間を被測定電流が流れる方向Ａと垂直な方向Ｄ（以下、垂直方向Ｄと記す）に離間させて、磁気コア３の両端部間に形成されるエアギャップを印刷配線基板１の基板面と平行な方向に開口させ、垂直方向Ｄに磁気を生じさせる必要があった。

しかし、本実施の形態の電流検出構造１１によれば、図５に示すように、電流検出用磁気コア１２，１２の両端部１２ａ，１２ａを水平方向Ｃに離間させ、両端部１２ａ，１２ａ間に形成されるエアギャップ１２ｃを垂直方向Ｄに開口させて、水平方向Ｃに磁気を生じさせることができる。つまり、電流線４，４を流れる被測定電流は、その流れる方向Ａに直交する面方向において、電流検出用磁気コア１２，１２の電流線４，４を囲む本体部１２ｂ，１２ｂに沿って磁気を生じさせる。この磁気は、電流検出用磁気コア１２，１２の両端部１２ａ，１２ａが、被測定電流が流れる方向Ａを横切る方向Ｂに所定長延在して、水平方向Ｃに離間しているため、この両端部１２ａ，１２ａ間に形成されるエアギャップ１２ｃ，１２ｃにおいて、水平方向Ｃに向きが変えられる。

このため、印刷配線基板１の基板面を図４に示すように垂直方向Ｄに向けることで、印刷配線基板１の磁気センサ２，２が実装された部分を、垂直方向Ｄから容易にエアギャップ１２ｃ，１２ｃに位置させることができる。したがって、被測定電流が流れる電流線４，４が図１（ａ）に示すように水平方向Ｃにおいて複雑な形状をしていても、印刷配線基板１を図２に示すように分離すること無く、図６に示すように、磁気センサ２，２を容易にエアギャップ１２ｃ，１２ｃ中に位置させることができる。よって、本実施の形態の電流検出用磁気コア１２，１２を用いることで、図３に示すリード線８やコネクタ９といった部品材料およびリード線接続工数が不要で、材料費および組立工数が増加することのない、しかも、組立性が向上した電流検出構造１１を構成することができる。

また、本実施の形態の電流検出構造１１によれば、電流線４，４がケース１３の筒状部１３ａ，１３ａに挿通されて、電流検出用磁気コア１２，１２が筒状部１３ａ，１３ａを囲む位置でケース１３の固定部に固定されることで、電流検出用磁気コア１２，１２は、ケース１３によって電流線４，４と相互位置が保持されると共に、電流線４，４との間が電気的に絶縁分離されて、エアギャップ１２ｃ，１２ｃが垂直方向Ｄに向けられる。この状態で、印刷配線基板１の下端部１ａがケース１３に設けられた各切り欠き部１３ｄに垂直方向Ｄから挿入され、印刷配線基板１の両側端部１ｂ，１ｂが、計器支持体または筐体に設けられた溝およびラッチ部に保持されて、下端部１ａがエアギャップ１２ｃ，１２ｃ中に挿入された状態に印刷配線基板１が印刷配線基板保持機構によって保持されることで、磁気センサ２，２がエアギャップ１２ｃ，１２ｃ中に位置させられ、磁気センサ２，２と電流検出用磁気コア１２，１２との相対位置が保持されて、電流検出構造１１が構成される。

このため、電流検出の計測精度に影響を及ぼす、磁気センサ２，２，磁気コア１２，１２，および電流線４，４の相対位置関係は、ケース１３および印刷配線基板保持機構によって確実に保持されるので、堅牢で、かつ、部品相互の電気絶縁をとれる電流検出構造１１を組立性よく構成することができる。特に、本実施の形態では、電流検出用磁気コア１２，１２を組み込む電流線４，４の近傍部分が高剛性な直線状となっているため、堅牢性が向上する。また、印刷配線基板１は、磁気センサ２，２の両側がケース１３の各切り欠き部１３ｄに拘束されるので、最も変化を感知する磁気方向には寸法変化し難く、安定性も向上する。また、電流検出用磁気コア１２，１２と電流線４，４との組み立ては、電流線４，４が直線状であるので組み立て易く、しかも、電流線４，４の材料歩留まりも向上する。

次に、本発明による電流検出用磁気コアおよびそれを用いた電流検出構造を配線用遮断器に適用した、本発明を実施するための形態について説明する。

図７（ａ）は、本発明の第２の実施の形態によるこの電流検出構造を備えた配線用遮断器２１の正面図、同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は斜視図である。なお、同図において図４と同一または相当する部分には同一符号を付して説明する。

本実施の形態による電流検出構造は、一対の電流検出用磁気コア１２，１２、各電流検出用磁気コア１２，１２と各電流線４，４との相互位置を保持するケース２２、印刷配線基板１に実装された一対の磁気センサ２，２、および印刷配線基板１を保持する次述する印刷配線基板保持機構を備えて、構成される。

ケース２２は、同図（ｂ）に示す、電流線４，４を載置して端子ネジ２５等で固定する端子部２２ａと、電流線４，４に触れずに電流線４，４を囲む位置に電流検出用磁気コア１２，１２を接着材等で固定する固定部２２ｂとを備える。印刷配線基板保持機構は、ケース２２に形成された開口部２２ｃと、印刷配線基板１に設けられた嵌合部２３とから構成される。開口部２２ｃは、電流検出用磁気コア１２，１２のエアギャップ１２ｃ，１２ｃをケース２２の外部に臨ませて、ケース２２に形成されている。嵌合部２３は、印刷配線基板１の上端部を樹脂で覆って形成され、開口部２２ｃの開口形状に嵌まり合う直方体状の外形形状を有する。印刷配線基板１およびこれに一体に形成された嵌合部２３は、カード状の計測・通信モジュールを構成する。この計測・通信モジュールが同図（ｃ）に示すように開口部２２ｃに差し込まれ、嵌合部２３が開口部２２ｃに嵌合することで、印刷配線基板１は、磁気センサ２，２が電流検出用磁気コア１２，１２のエアギャップ１２ｃ，１２ｃ中に位置する状態に、保持される。この状態で、電流線４，４を流れる被測定電流の電流計測が可能になる。

この電流検出構造においても、各電流線４，４を流れる被測定電流が各電流検出用磁気コア１２，１２によってその大きさに応じた磁気に変換され、磁気センサ２，２によって検出される。磁気センサ２，２によって検出される磁気は、印刷配線基板１に形成される演算回路によって電流線４，４を流れる電流に変換される。本実施の形態では上記の第１の実施の形態とは異なり、印刷配線基板１には液晶表示器５が実装されておらず、演算回路によって演算された電流は印刷配線基板１に形成された通信回路によってリード線２４を介して送出される。なお、印刷配線基板１に電源端子１Ｓ，２Ｓ，３Ｓから電圧を入力し、演算回路によって電流と乗算することで、電力量を計測することも可能となる。

この第２の実施形態による電流検出構造によっても上記の第１の実施形態による電流検出構造１１と同様な作用効果が奏され、被測定電流が流れる電流線４，４が水平方向Ｃにおいて複雑な形状をしていても、印刷配線基板１を分離すること無く、磁気センサ２，２を容易にエアギャップ１２ｃ，１２ｃ中に位置させることができる電流検出構造を組立性よく構成することができる。

また、第２の実施形態による電流検出構造によれば、電流線４，４がケース２２の端子部２２ａに載置されて固定され、電流検出用磁気コア１２，１２がケース２２の固定部２２ｂに固定されることで、電流検出用磁気コア１２，１２は電流線４，４に触れずに電流線４，４を囲む位置に固定され、電流線４，４と電流検出用磁気コア１２，１２との相対位置が保持されると共に、これら相互間の電気絶縁がとられる。また、ケース２２に形成された開口部２２ｃに印刷配線基板１に設けられた嵌合部２３を嵌合させることで、印刷配線基板１に実装された磁気センサ２，２がエアギャップ１２ｃ，１２ｃ中に位置する状態に保持され、磁気センサ２，２と電流検出用磁気コア１２，１２との相対位置が保持される。したがって、磁気センサ２，２，磁気コア１２，１２，および電流線４，４の相対位置関係は、ケース２２および印刷配線基板保持機構によって確実に保持される。

この第２の実施形態による電流検出構造は、磁気コアに巻線を巻き付け、巻線の両端をリード線に接続して構成する電流変成器を用いる電流検出構造に比べ、単純な構造で安価に堅牢に構成することができる。また、この第２の実施形態による電流検出構造を配線用遮断器２１に常備しても、機器自体の費用負担は小さく、また、オプションとしての電流や電力の計測機能を計測・通信モジュールとして容易に追加、もしくは交換、変更することができる。

なお、上記の第２の実施形態による電流検出構造は配線用遮断器２１に適用した場合について説明したが、電子式電力量計が開閉器を内蔵する場合には、この開閉器部分にも同様に適用することができる。また、電線同士を中継する端子台等にも同様に適用することができる。そして、これらの場合においても第２の実施形態と同様な作用効果が奏される。

次に、本発明による電流検出用磁気コアおよびそれを用いた電流検出構造を既設の電流線に適用した、本発明を実施するための形態について説明する。

図８（ａ）は、既設の電流線４に流れる被測定電流を検出する本発明の第３の実施の形態による電流検出構造３１を示す斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すｂ方向から見た電流検出構造３１の一部破断平面図、同図（ｃ）は同図（ｂ）に示すｃ方向から見た電流検出構造３１の縦側断面図である。なお、同図において図４および図５と同一または相当する部分には同一符号を付して説明する。

本実施の形態による電流検出構造３１は、ケース３２で被覆された電流検出用磁気コア１２と、計測・通信モジュール３４とから構成される。

電流検出用磁気コア１２は、被測定電流が流れる既設の電流線４を囲んで設けられ、両端部１２ａ，１２ａと本体部１２ｂとから構成される。電流検出用磁気コア１２の両端部１２ａ，１２ａは、同図（ａ）に示す被測定電流が流れる方向Ａを横切る方向Ｂに所定長延在して、被測定電流が流れる方向Ａと平行な水平方向Ｃに離間して相互に対向することで、両端部１２ａ，１２ａ間にエアギャップ１２ｃを形成する。エアギャップ１２ｃには被測定電流の流れに応じた磁気が水平方向Ｃに生じる。

ケース３２は、プラスチック樹脂等の電気絶縁材が電流検出用磁気コア１２を覆って形成され、電流検出用磁気コア１２と電流線４との間を電気的に絶縁分離する。また、ケース３２は、同図（ｄ）に示すように、両端部３２ａ，３２ａ間の間隙部３２ｂが電流線４の外形φが通る距離Ｌ離間して形成され、半巻き部３２ｃ，３２ｃを備える。半巻き部３２ｃ，３２ｃは、同図（ｅ）に示す、間隙部３２ｂを介して電流線４が両端部３２ａ，３２ａの延在方向と平行にケース３２に組み込まれた状態で、電流線４が延びる方向と直交する方向にケース３２が矢示するように９０度回動されると、同図（ａ）に示すように互いに対向する方向から電流線４を囲んで挟持する。この状態で、ケース３２は、電流検出用磁気コア１２と電流線４との相互位置を保持する。

計測・通信モジュール３４は、一面が開口した箱状に樹脂等で成形された保持体３４ａを備え、この保持体３４ａに、同図（ｂ），（ｃ）に示すように印刷配線基板１を保持する。印刷配線基板１には磁気センサ２が実装されており、また、リード線３５が接続されている。また、保持体３４ａには一対の切り欠き３４ｂ，３４ｂが形成され、この切り欠き３４ｂ，３４ｂが電流線４に嵌合して保持体３４ａがケース３２を覆うことで、計測・通信モジュール３４はカバー機能を奏する。磁気センサ２は、計測・通信モジュール３４が電流線４に嵌合してケース３２を覆い、印刷配線基板１の端部がエアギャップ１２ｃ中に挿入されることで、エアギャップ１２ｃ中に位置させられる。保持体３４ａは、半巻き部３２ｃ，３２ｃが互いに対向する方向から電流線４を囲んだ状態のケース３２に嵌合して係合することで、間隙部３２ｂにおけるエアギャップ１２ｃ中に磁気センサ２が位置した状態に、印刷配線基板１を保持する印刷配線基板保持機構を構成する。

この電流検出構造３１においても、電流線４を流れる被測定電流が電流検出用磁気コア１２によってその大きさに応じた磁気に変換され、磁気センサ２によって検出される。磁気センサ２によって検出される磁気は、印刷配線基板１に形成される演算回路によって電流線４を流れる電流に変換され、印刷配線基板１に形成された通信回路によってリード線３５を介して送出される。

この第３の実施形態による電流検出構造３１によっても上記の第１の実施形態による電流検出構造１１と同様な作用効果が奏され、磁気センサ２を容易にエアギャップ１２ｃ中に位置させることができる電流検出構造を組立性よく構成することができる。したがって、既設の電流線４に流れる電流を簡易に測定することが可能になる。

また、第３の実施形態による電流検出構造３１によれば、ケース３２の間隙部３２ｂを介して電流線４が両端部３２ａ，３２ａの延在方向と平行にケース３２に組み込まれた同図（ｅ）に示す状態で、電流線４が延びる方向と直交する方向にケース３２が９０度回動されると、ケース３２の半巻き部３２ｃ，３２ｃが互いに対向する方向から電流線４を同図（ａ）に示すように囲み、電流線４と電流検出用磁気コア２との相対位置が保持されると共に、これら相互間の電気絶縁がとられる。また、半巻き部３２ｃ，３２ｃが互いに対向する方向から電流線４を囲んだ状態のケース３２に、印刷配線基板保持機構を構成する保持体３４ａが係合することで、ケース３２の間隙部分３２ｂに磁気センサ２が位置する同図（ｂ），（ｃ）に示す状態に印刷配線基板１が保持され、磁気センサ２と電流検出用磁気コア１２との相対位置が保持される。したがって、磁気センサ２，磁気コア１２，および電流線４の相対位置関係は、ケース３２および保持体３４ａによって確実に保持される。

上記の各実施形態では、本発明による電流検出用磁気コアおよびそれを用いた電流検出構造を電子式電力量計や配線用遮断器２１、既設電流線４に適用した場合について、説明した。しかし、本発明による電流検出用磁気コアおよびそれを用いた電流検出構造はこれらへの適用に限定されるものではなく、他の種々の配電機器にも同様に適用することができ、同様な作用効果が得られる。

１…印刷配線基板
１ａ…下端部
１ｂ…側端部
２…磁気センサ
４…電流線
５…液晶表示器
１１，３１…電流検出構造
１２…電流検出用磁気コア
１２ａ…端部
１２ｂ…本体部
１２ｃ…エアギャップ
１３，２２，３２…ケース
１３ａ…筒状部
１３ｂ…垂直面部（固定部）
１３ｃ…水平面部（固定部）
１３ｄ…切り欠き部
１４…ケース組立部分
２１…配線用遮断器
２２ａ…端子部
２２ｂ…固定部
２２ｃ…開口部
２３…嵌合部
２４，３５…リード線
３２ａ…端部
３２ｂ…間隙部
３２ｃ…半巻き部
３４…通信・計測モジュール
３４ａ…保持体
３４ｂ…切り欠き

Claims (1)

1. 被測定電流が流れる電流線を囲み、両端部間に形成されるエアギャップに前記被測定電流の流れに応じた磁気を生じさせる電流検出用磁気コアであって、前記被測定電流が流れる方向を横切る方向に所定長延在して前記被測定電流が流れる方向と平行な方向に離間して相互に対向することで前記エアギャップを形成し、前記被測定電流が流れる方向と平行な方向に前記磁気を生じさせる両端部と、前記電流線を囲んで前記両端部間をつなぐ本体部とを備える、打ち抜きプレス加工された複数枚が積層された金属製板状部品から構成され、前記両端部は、前記被測定電流が流れる方向を一方側から他方側へ横切る方向に延在する前記金属製板状部品の一方側短尺部によって形成される一方の端部と、前記被測定電流が流れる方向を他方側から一方側へ横切る方向に延在し、前記被測定電流が流れる方向と平行な方向に前記一方の端部と離間する、前記一方の端部に平行な前記金属製板状部品の他方側短尺部によって形成される他方の端部とから構成され、前記本体部は、前記一方側短尺部の一方側端部から前記被測定電流が流れる方向と垂直な方向に延在する前記金属製板状部品の一方側脚部と、前記エアギャップを挟む前記一方側脚部の対角位置において前記他方側短尺部の他方側端部から前記被測定電流が流れる方向と垂直な方向に延在する前記金属製板状部品の他方側脚部と、前記一方側脚部および前記他方側脚部を挟む前記一方側短尺部および前記他方側短尺部の反対側において前記一方側短尺部および前記他方側短尺部と平行な方向に延在し、前記被測定電流が流れる方向と平行な方向に前記一方側脚部および前記他方側脚部を離間させて前記一方側短尺部および前記他方側短尺部間に前記エアギャップを形成させる前記金属製板状部品の長尺部とから構成される一対の電流検出用磁気コアと、
   ２本の前記電流線が挿通されて各前記電流線の周囲を囲む一対の筒状部、並びに、各前記電流検出用磁気コアの側面部が固定される垂直面部および各前記電流検出用磁気コアの底面部が固定される水平面部からなり、各前記筒状部を囲む位置に各前記電流検出用磁気コアを固定させる固定部を備え、前記一対の電流検出用磁気コアと２本の前記電流線との間を電気的に絶縁分離すると共に前記一対の電流検出用磁気コアと２本の前記電流線との相互位置を保持するケースと、
   印刷配線基板の下端部が前記一対の電流検出用磁気コアの一対の前記エアギャップ中に挿入されることで各前記エアギャップ中に位置させられる前記印刷配線基板に実装された一対の磁気センサと、
   各前記エアギャップに連通して各前記エアギャップを挟む位置の前記ケースの４箇所に設けられた前記印刷配線基板の下端部が挿入される切り欠き部、並びに、前記印刷配線基板の両側端部が挿入される溝およびこの溝に挿入された前記印刷配線基板を固定するラッチ部を備えて、前記ケースを支持する支持体または前記ケースを収納する筐体に設けられた、前記印刷配線基板の両側端部を保持する保持部から構成され、前記一対の磁気センサが一対の前記エアギャップ中に位置した状態に前記印刷配線基板を保持する印刷配線基板保持機構と
   を備えて構成される電流検出装置。

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