JP2015011021A - 電流センサー - Google Patents

Abstract

【課題】電流センサーと被測定導体との相対位置を一定にして、計測誤差が少なくする構造の電流センサーを提供する。【解決手段】電流センサー１には、空間部３の導入口からそのＵ字状の空間部３の最奥まで電線２を差し込んで、所定位置に保持し、この状態で電線２を流れる電流を測定する。電線２内に流れる電流によってコイルに発生する誘導磁界を検知するものである。電流センサー１は、誘導磁界を検知する検知部５と、電線２を位置決めし保持固定するための、上下に配置された一対の第１保持部６ａ、第２保持部６ｂ等からなる。一対の第１保持部６ａ、第２保持部６ｂで電線２を保持するので、電線２と電流センサー１の相対位置が正確である。【選択図】図１

Description

本発明は、電線に流れる電流を検出するための電流センサーに関する。特に、電線を接続端子等から取り外すことなく、単に電線に差し込むだけで電流を測定できる構造を有する電流センサーに関する。

電線に流れる電流の検出は、その電流によって発生する磁界を検出することで行われている。このような磁界を検出し測定する手段には、磁性体のコアとコイルからなる電線を貫通させて測定する型の電流センサーが知られている。詳しくは、コアにコイルを巻回し、コアで電線を囲むと、電線に流れる電流によって発生する磁界が変化しコイルに電流が流れる。このコイルの電圧値に基づいて、電線に流れる電流値を測定するものである。

この原理を利用した電流センサーは、種々の構造を有するものが多数提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。特許文献１に記載された計器用変流器は、被測定導体である電線の導入が自在なＵ字形の空間部を有し、このＵ字形に一対の支腕部を備えている。この支腕部は、Ｕ字形の空間部内に導入された電線を保持するために、この空間部に開閉自在な機構である掛止片を備えている。

この掛止片は、被測定導体を所定位置に把持し押圧するためのスプリングを備えている。また、固定センサアームと可動センサアームを備え、測定時には可動センサアームを開き、被測定導体である電線を押さえアームで所定位置に固定するものも提案されている（特許文献３）。

特開２００３−１３９８０１号公報 特開平７−１６７８９９号公報 特開２００９−４１９２５号公報

しかながら、特許文献１〜３に記載された従来の磁気コア式の電流センサーは、Ｕ字状の測定空間の奧の位置に、電線を固定する機構を備えているが、測定するとき、電線への安定した取り付けが困難である。このために、電流センサーと被測定導体である電線との相対位置が測定毎にランダムに変化することである。言い換えると、従来のこれらの電線の固定機構は、電線を磁気コア式である電流センサーの所定の測定位置に固定することと、測定空間の中心線と電線の中心線との角度を一定角度になるように保持できない欠点がある。

電線の軸中心線が磁気コアの中心線に一致するときと、一致しない斜めのときとは、電流センサーに対する電線の検出有効長さが異なる。このように、電線と電流センサーとの間の相対的な位置と角度が測定するたびに異なると、正しい測定が困難になり、測定誤差が出てくることになる。また、従来の２分割できない磁気コアの場合、磁気コア式の電流センサーを電線に取り付けるとき、電線をその磁気コア内に挿入できないので、電線を接続端子から取り付け、取り外しする必要があり、電気工事資格を有する者が取付け工事をしなくてはならないという制約がある。

また、特許文献１〜３に記載の電流センサーの磁気コアの場合、測定時に磁気回路が磁性体による閉回路を構成しない又は、電線と電流センサーとの間の角度が相対的に傾きやすいので、微少な電流の測定は困難であり、かつ測定誤差も大きくなる。
本発明は上述のような技術背景のもとになされたものであり、下記の目的を達成する。
本発明の目的は、電流センサーと被測定導体との相対位置を一定にして、計測誤差が少なくする構造の電流センサーを提供することにある。

本発明の他の目的は、被測定導体である電線への取り付けと取り外しが容易な構造を有する電流センサーを提供することにある。
本発明の他の目的は、被測定導体である電線の被測定箇所(場所)にしっかり保持することができて、姿勢等が不安定にならない電流センサーを提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。
本発明１の電流センサーは、
本体と、
前記本体に設けられ、磁性材からなるコアと、前記コアに巻かれたコイル又は磁束を検知する検知素子からなる検知部、及び被測定導体を着脱自在に保持固定するための保持部を備え、
前記保持部で前記被測定導体を保持し、前記検知部で前記被測定導体を流れる電流によって発生する磁束の変化に基づいて、前記被測定導体を流れる前記電流又は電力を測定するための電流センサーにおいて、
前記保持部は、前記本体に配置され、前記検知部を挟んでその近傍にそれぞれ配置され、前記被測定導体を両側から挟みこみで前記被測定導体を固定するための第１保持部と第２保持部とからなることを特徴とする。

本発明２の電流センサーは、
本体と、
前記本体に設けられ、固定磁性材と可動式磁性材からなるコアと、前記固定磁性材に巻かれたコイル又は磁束を検知する検知素子からなる検知部、及び被測定導体を挟み込んで着脱自在に固定するための保持部を備え、
前記保持部で前記被測定導体を保持し、前記検知部で前記被測定導体を流れる電流によって発生する磁束の変化に基づいて、前記被測定導体を流れる前記電流又は電力を測定するための電流センサーにおいて、
前記可動式磁性材は、第１可動式磁性材と第２可動式磁性材とからなり、
前記第１可動式磁性材、及び前記第２可動式磁性材は、前記本体内をそれぞれ移動し、
前記電流センサーの測定時、前記第１可動式磁性材、前記固定磁性材、及び前記第２可動式磁性材が互いに接触して、前記被測定導体を取り囲んで閉じた磁気回路を形成することを特徴とする。

本発明３の電流センサーは、本発明１において、
前記第１保持部は、前記本体内を移動し、前記被測定導体を保持する方向に第１バネと第２バネでそれぞれ付勢されている第１保持爪と第２保持爪からなり、前記第１保持爪と前記第２保持爪は前記被測定導体を両側から前記第１バネと前記第２バネのバネ圧で挟みこみ固定するものであり、
前記第２保持部は、前記本体内を移動し、前記被測定導体を保持する方向にそれぞれ第３バネと第４バネでそれぞれ付勢されている第３保持爪と第４保持爪からなり、前記第３保持爪と前記第４保持爪は前記被測定導体を両側から前記第３バネと前記第４バネのバネ圧で挟みこみ固定するものであることを特徴とする。

本発明４の電流センサーは、本発明２において、
前記第１可動式磁性材は、前記本体内を移動する第１スライダに搭載され、前記検知部測定位置方向に第５バネのバネ圧で付勢されており、
前記第２可動式磁性材は、前記本体を移動する第２スライダに搭載され、前記検知部の測定位置方向に第６バネのバネ圧で付勢されていることを特徴とする。

本発明５の電流センサーは、本発明１又は２において、
前記検知部は、断面形状がＵ字形状の測定空間を成し、前記測定空間に前記被測定導体が入り込んで前記測定を行うことを特徴とする。

本発明６の電流センサーは、本発明３において、
前記第１保持爪、第２保持爪、第３保持爪、及び第４保持爪は、前記本体内で揺動可能な揺動型保持爪であることを特徴とする。

本発明７の電流センサーは、本発明２において、
前記第１可動式磁性材と前記第２可動式磁性材の接触面には、相互に挿入嵌合される凹部と凸部が形成されていることを特徴とする。

本発明によると、次の効果が奏される。本発明の電流センサーは、計測する電線への取り付けを容易に行える。詳しくは、本発明の電流センサーは、電線に押し付けるのみで、磁気コアの役割をする磁性板で囲まれ、閉じた磁気回路の内部に電線を差し込んで設置できるので、取り付けが容易でかつ正確な計測が可能となった。

また、電流を計測するとき、電線を接続端子から取り外した後、再び取り付ける必要がなくなり、電気工事資格者ではなくとも使用が可能になった。更に、本発明の電流センサーによる電線の把持機構は、上下２箇所で電線を把持するので、測定時に電線の保持姿勢、保持位置が一定になるので、正確な計測が可能となった。

図１は、本発明の第１の実施の形態の電流センサー１の外観を示す斜視図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態の電流センサー１の構成部品を示す分解部品図である。 図３は、本発明の第１の実施の形態の電流センサー１の検知部５を図１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態の電流センサー１の第１保持部６ａの断面を示す断面図である。 図５は、磁性板７ｃにコイル２０を巻いた例を示す断面図である。 図６は、本発明の第２の実施の形態の電流センサー１０の検知部の断面を示す断面図である。 図７は、本発明の第３の実施の形態の電流センサー１２の第１保持部の概要を示す概念図である。

本発明の第１の実施の形態である電流センサーを、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態である電流センサー１の外観を示す斜視図である。図２は、本発明の第１の実施の形態である電流センサー１を、その構成部品毎に分解した分解部品図である。電流センサー１は、図１に図示するように、被測定導体の電線２に取付けて、電線２を流れる電流を測定するためのものである。

電流センサー１は、断面形状がＵ字の形状を成す溝である空間部３を有し、電流測定時、この空間部３に電線２を差し込み、その中を流れる電流を測定する。詳しくは、電流センサー１には、空間部３の導入口からその空間部３の最奥（Ｕ字の底部）まで電線２を差し込んで、所定位置に保持し、この状態で電線２を流れる電流を測定する。その測定の原理は、上述した通り、電線２内に流れる電流によってコイルに発生する誘導磁界を検知するものである。

電流センサー１は、誘導磁界を検知する検知部５（図２を参照。）と、電線２を位置決めし保持固定するための、上下（図示上）に配置された一対の第１保持部６ａ、第２保持部６ｂ等からなる。検知部５と、この上下に配置された第１保持部６ａ、及び第２保持部６ｂは、ケース４に内蔵されている。合成樹脂製のケース４は、ケース本体４ｃ、上蓋４ａ、底蓋４ｂ等からなる（図２を参照。）。

ケース本体４ｃは、検知部５及び第１保持部６ａ、第２保持部６ｂ等を収納するための電流センサー１の本体部品である。ケース本体４ｃの前部（図示上）には、前述した断面形状がＵ字の形状である空間部３が形成されている。空間部３の上下には、誘導磁界を検知するときに電線２を固定保持する一対の第１保持部６ａ、第２保持部６ｂが配置され、この第１保持部６ａと第２保持部６ｂの中間部には、誘導磁界を検知する検知部５が配置されている。

上蓋４ａは、ケース本体４ｃの上部を閉じる蓋であり、底蓋４ｂはケース本体４ｃの底部を閉じる蓋である。この底蓋４ｂには後述する回路基板８が搭載されている。上蓋４ａと一体に形成された２個の係止部４ａ’は、ケース本体４ｃに形成された２個の嵌合部４ｃ’に嵌め込むための部分である。２個の係止部４ａ’をそれぞれ嵌合部４ｃ’に嵌め込み、上蓋４ａをケース本体４ｃに固定する。

同様に、底蓋４ｂと一体に形成された４個の係止部４ｂ’は、ケース本体４ｃに形成された４個の嵌合部４ｄ’にそれぞれ嵌め込まれ、底蓋４ｂをケース本体４ｃに固定する。底蓋４ｂ及び上蓋４ａの前部（図示上）には、ケース本体４ｃの空間部３の形状に沿った略Ｕ字形の切欠きが形成されている。

〔検知部５〕
ケース本体４ｃの空間部３の最奥（底部）で、かつ検知部５が配置されている位置の断面形状は、略半円形、又はＣ字形を呈している（図３参照）。検知部５は、電線２を流れる電流を検知するものであり、磁気回路を形成するコア、検知コイル２０、回路基板８等からなる。このコアは、図２に図示したように、磁性板７ａ、検知コイル２０が巻かれた磁性板７ｃ、及び磁性板７ｂから構成される。検知コイル２０が巻かれた磁性板７ｃは、ケース本体４ｃ内に固定されている。

磁性板７ｃの形状は、空間部３の形状に相似するように、断面形状がＵ字状（以下、平行部分を支腕部ともいう。）で、その両端に平坦部を有している。コイルはこのＵ字部分に巻かれている。図３に示すように、磁性板７ｃのケース本体４ｃへの固定は、ケース本体４ｃに形成され、断面形状がＵ字状のスリットに挿入して固定する。そして、磁性板７ｃの両端の平坦部は、後述するケース本体４ｃに形成され、スライダ８ａ、スライド８ｂの案内面４ｄに接している。

磁性板７ａ、及び磁性板７ｂは、対向して配置され、各々ケース本体４ｃ内に収納されているが、磁性板７ｃとケース本体４ｃとの間で相対的にスライドする可動式の部品である。検知部５は、磁性板７ａ、７ｂを、各々個別に前述のスライドをさせるためのスライド機構を有する。一方のスライド機構は、スライダ８ａ、コイルバネ８ｃ、スライダ蓋８ｅからなる（図２、３参照）。このスライダ８ａには、磁性板７ａが搭載されている。これと対向して配置された他方のスライド機構は、同様に、スライダ８ｂ、コイルバネ８ｄ、スライダ蓋８ｆからなる。

このスライダ８ｂには、磁性板７ｂの中間部と合致するスリットが形成されており（図３参照）、このスリットに磁性板７ｂが挿入固定して搭載されている。従って、磁性板７ｂの両端は、スライダ８ｂのスリットから露出していることになる。コイルバネ８ｄの一端は、スライダ８ｂに形成された止まり穴に挿入されている。このコイルバネ８ｄは、後部のスライダ蓋８ｆとスライダ８ｂの間に配置されているので（図３参照）、スライダ８ｂはケース本体４ｃに形成された貫通孔の内面である案内面４ｄ上を摺動する。

同様の構造で、スライダ８ｂに対向して、スライダ８ａがケース本体４ｃに摺動自在に配置されており、コイルバネ８ｃは、後部のスライダ蓋８ｅとスライダ８ａの間に配置されている。スライダ８ａとスライダ８ｂには、この両端部が露出（表面を覆う）するように、板材で作られた磁性板７ａと磁性板７ｂがそれぞれ挿入固定されている（図３参照）。結局、磁性板７ａと磁性板７ｂは、前述した磁性板７ｃの両端の平坦部に接しており、電流測定時、空間部３の入口を塞ぐように配置されていることになる。

磁性板７ａと磁性板７ｂは、磁性体で作られており、磁性体で作られた磁性板７ｃと共に、測定時には閉じた磁気回路を形成する。閉じた磁気回路を形成することにより、測定精度が向上する。以上の構造から理解されるように、検知部５は、測定のために電線２を取り込んだ後は、図３に示すように、磁性板７ａと磁性板７ｂの先端は突き当たって当接して互いに接触し、かつコイルが巻かれた磁性板７ｃの両端部と、磁性板７ａと磁性板７ｂの後端部はそれぞれ互いに接触することになる。

ケース本体４ｃの前方の上下（図示上）に配置された一対の第１保持部６ａ、第２保持部６ｂは、電線２を上下で保持するための保持機構である。第１保持部６ａ、第２保持部６ｂは、電流センサー１を電線２に固定して保持するためのものである。この一対の第１保持部６ａ、第２保持部６ｂは、検知部５の上下に位置するものであり、同じ把持機構である。言い換えると、第１保持部６ａと第２保持部６ｂは、上下の２箇所で電線２を保持することにより、空間部３の奥（底部）までに差し込まれ、挿入された電線２を所定位置と角度で把持し、電流センサー１に正確に固定する。

第１保持部６ａと第２保持部６ｂは互いに所定距離離れている。第１保持部６ａ、第２保持部６ｂは、検知部５の上下に配置されているので、磁性板７ｃの円孔の中心線と、電線２の中心線とが平行になるように、保持固定することができる。前述したように、検知部５、第１保持部６ａ、及び第２保持部６ｂは、ケース本体４ｃに収納されている。また、ケース本体４ｃの内部には、回路基板８が内蔵されている。本例では、回路基板８は、底蓋４ｂに固定されている。

回路基板８は、検知部５のコアとコイル２０（図５を参照。）で検知した信号を処理するための電気回路又は電子回路である。コイル２０は、磁性板７ｃに巻かれている。電線２を電流が流れると、その周囲に交番磁界が発生し、この交番磁界の磁束は、磁性板７ｃを含むコアを流れる。この磁束の変化によって、コイル２０に誘導起電力が発生する。回路基板８は、コイル２０に発生した誘導起電力を信号処理して、電線２を流れる電流を計算して出力する。

ただし、電線２の電流を検知する手段として、コイル２０の他に種々の半導体素子を利用することができる。例えば、ホール素子、ＧＭＲ(Giant Magneto-Resistance effect)素子、ＡＭＲ（Anisotropic Magneto Resistance)素子、ＴＭＲ(Tunnel Magneto-Resistance effect)素子等の磁界検知素子を利用する場合は、コイル２０が不要になり、その代わり、磁性板７ｃに近傍に又は、磁性板７ｃに接触して又は、磁性板７ｃからなるコアの隙間に、ホール素子、ＧＭＲ、ＡＭＲ、ＴＭＲ素子等の素子が配置され、これらの素子で検知した信号を回路基板８で信号処理する。

回路基板８はこの検知信号を信号処理して、最終的に、電線２を流れる電流、又は電力を計算して出力する。磁界検知素子としては、磁界の強度に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗素子であるＧＭＲ素子、ＡＭＲ素子、ＴＭＲ素子等を用いることができる。詳しくは、巨大磁気抵抗効果を利用したＧＭＲ素子、特定の磁界方向で抵抗値が変わる効果を利用したＡＭＲ素子、トンネル効果により絶縁体に電流額流れる効果を利用したＴＭＲ素子等を磁界検知素子として利用することができる。

電線２に電流が流れた際に発生する磁界に応じて磁気抵抗素子の抵抗が変化する。詳しくは、磁気抵抗素子を貫通するこの磁界の磁束線に応じて、磁気抵抗素子の抵抗が変化し、この抵抗の変化を測定し、回路基板８に出力する。ホール素子の場合は、電線２に電流が流れた際に発生する磁界の磁束は、ホール素子を貫通するとき、ホール効果によるホール電圧がホール素子に発生し、このホール電圧を、回路基板８に出力する。

〔検知部５の機能〕
図３は、本発明の第１の実施の形態の電流センサー１の検知部５の断面Ａ−Ａ（図１参照。）を示す断面図である。図示したように、磁性板７ｃは、ケース本体４ｃの中央付近に位置し、空間部３の奥から入口にかけて配置されている。磁性板７ｃは、測定時には電線２を取り囲むように配置したものである。磁性板７ｃは、前述したように磁性体からなる平板を折り曲げて、電線２を取り囲むような形状であり、半月形状、Ｕ字形状である。

磁性板７ｃは、本例では四角形の板を略Ｕ字の形状に折り曲げた形状であり、ケース本体４ｃの空間３の奥の略半円形の周りを沿って配置されている。磁性板７ｃは、略円形を半割した略半円形部とその両端が略平行に伸びた両端部（接触部）からなる構造である。磁性板７ｃの両端部は、磁性板７ａ、磁性板７ｂに摺動して接触する部分である。電線２は空間部３に差し込まれるが、磁性板７ｃはケース本体４ｃのスリットに挿入固定されているので、電線２と磁性板７ｃは直接接触することはない（図３参照）。

前述したように、測定時には、磁性板７ａと磁性板７ｂの側面は、固定された磁性板７ｃの両端部にそれぞれ接触し、かつその先端面は互いに当接して接触する。これにより、磁性体で作られた磁性板７ａ、磁性板７ｂ、磁性板７ｃが連続して接触した構成になり、閉じた磁気回路を形成する（図３参照）。磁性板７ａと磁性板７ｂは、四角形の磁性板を曲げたものである。本例では、磁性板７ａと磁性板７ｂが互いに接触（当接）する接触端部は、接触面を確保するために、その先端を略Ｌ字形に曲げて形成されている。

磁性板７ａと磁性板７ｂの他の端部は、スライダ８ａとスライダ８ｂに挿入して固定されている（図３参照）。スライダ８ａとスライダ８ｂの動きに伴って、磁性板７ａと磁性板７ｂは互いに離れその間に隙間が生じたり、再び接近し接触したりする。図３に示すように、空間部３の電線２の挿入側（入口）のスライダ８ａとスライダ８ｂの側面は、磁性板７ａと磁性板７ｂでカバーされていない。スライダ８ａとスライダ８ｂには、空間部３の電線２の挿入側は傾斜面が形成されている。

この傾斜面に電線３が当接され押圧されると、スライダ８ａとスライダ８ｂにそれぞれ分力が働き、スライダ８ａとスライダ８ｂが、スライダバネ８ｃ、８ｄのバネ圧に抗して左右（図３の図示上）に開く。同様に、スライダ８ａとスライダ８ｂには、空間部３の奧側には傾斜面が形成されており、測定が終了し電線２が空間部３から出るときに、スライダ８ａとスライダ８ｂにそれぞれ分力が働き、スライダ８ａとスライダ８ｂが左右に開くことになる。

更に、電線２が空間部３から出ると、スライダ８ａとスライダ８ｂはスライダバネ８ｃ、８ｄのバネ力で閉じる。更に、電線２が空間部３に侵入すると、スライダ８ａとスライダ８ｂはスライダバネ８ｃ、８ｄのバネ力で閉じる。これにより磁性板７ａ、７ｂは接触し、磁性板７ｃと一緒に閉じた磁気回路を形成する。

〔第１保持部６ａ、第２保持部６ｂ〕
電線２を保持する保持機構は、前述したように、第１保持部６ａと第２保持部６ｂからなり、それぞれ保持爪９ａ、９ｂと保持爪バネ１０ａ、１０ｂからなる。第１保持部６ａは、検知部５とケース蓋４ａの間に設置され、第２保持部６ｂは、検知部５とケース底４ｂの間に設置される。第１保持部６ａと第２保持部６ｂは、同じ構造と同じ機能であるので、以下は、第１保持部６ａのみを例に説明する。

図４は、本発明の第１の実施の形態の電流センサー１の第１保持部６ａの断面を示す断面図である。第１保持部６ａの保持爪９ａ、９ｂは、本例では、両方とも同じ板状のものであり、ケース本体４ｃの空間部３の上部に配置されている。ケース本体４ｃの上部には、長方体の内部空間を有し、この内部空間に保持爪９ａ、９ｂが対向して配置されている。保持爪９ａ、９ｂは、ケース本体４ｃと下蓋４ｂとの間で摺動自在に設けられている。この摺動方向は、空間部３の中心方向である。

即ち、図４に示すように、保持爪９ａ、９ｂの一方の側面は、ケース本体４ｃの壁と平行であるが、ケース本体４ｃの壁までに隙間を有している。この隙間によって、保持爪９ａ、９ｂｆは、互いに空間部３の中心方向へ摺動可能である。保持爪バネ１０ａ、１０ｂの一端は、ケース本体４ｃに係合又は固定され、保持爪バネ１０ａ、１０ｂの他端は、保持爪９ａ、９ｂに係合又は固定される。本例では、保持爪９ａ、９ｂには、保持爪バネ１０ａ、１０ｂの他端を係止するための止まり穴を有する。

この構造により、電線２を差し込むときに保持爪９ａ、９ｂがスライドして開くと、保持爪バネ１０ａ、１０ｂが圧縮され、保持爪９ａ、９ｂを互いに閉じるための力が蓄えられる。言い換えると、スライドバネ１０ａ、１０ｂは、保持爪９ａ、９ｂをスライドさせるためのものである。１対の保持爪９ａ、９ｂが閉じたとき、その中央部に三角形状の貫通孔が形成され（図４参照）、この貫通孔に入った電線２を両側からスライドバネ１０ａ、１０ｂのバネ力で挟んで保持する。

即ち、保持爪９ａ、９ｂの三角形状を成す傾斜面がテーパーとなり、電線２を奧の方向（空間部３の底部）に配置する力が働き、電線２は、ケース４ｃの空間３の奥のＵ字部を介して磁性板７ｃのコイル２０（図５を参照。）に間接的に接することになる。結局、電線２は、１対の保持爪９ａ、９ｂと磁性板７ｃに挟まれた位置で保持される。ただし、この貫通孔の形状は、電線２が入るようなものであれば任意の形状に形成しても良い。例えば、保持爪９ａ、９ｂによって形成される貫通孔の形状は、三角形、略三角形等の多角形、楕円形等の形状であっても良い。

また、保持爪９ａと保持爪９ｂが接触する部分で、空間部３の導入側で電線２が差し込まれる入口部分は、傾斜角度を有する傾斜面構造である。電線２がこの傾斜面に接触し、更に力を加えて電線２を押し込むと、押し込むときの力の分力により、１対の保持爪９ａ、９ｂは、両側へ開き隙間ができる。電線２がこのできた隙間から、保持爪９ａ、９ｂの間を通過して、保持爪９ａ、９ｂが形成する貫通孔までに差し込まれる。

電線２が貫通孔に入ると、保持爪９ａ、９ｂは、両側から保持爪バネ１０ａ、１０ｂによって引き寄せられて、電線２を挟み込み固定する。このようにして保持爪９ａ、９ｂは電線２を両側から挟みこみ固定するものである。同様に、保持爪９ａと保持爪９ｂには、空間部３の奧側は傾斜角度を有する傾斜面構造である。測定が終了し電線２が空間部３、言い換えると保持爪９ａ、９ｂの貫通孔から出るときに、電線２がこの傾斜面に接触し、更に力を加えて電線２を引っ張ると、引っ張るときの力の分力により、１対の保持爪９ａ、９ｂは、両側へ開き隙間ができる。

そして、１対の保持爪９ａ、９ｂが左右に開くことになり、その隙間から電線２が保持爪９ａ、９ｂの貫通孔から出る。電線２が貫通孔から出ると、保持爪９ａ、９ｂは、両側から保持爪バネ１０ａ、１０ｂによって引き寄せられて閉じる。図４の例では、電線２は、ケース４の空間部３の奥の略円形部と、保持爪９ａ、９ｂで囲まれて固定されており、保持爪９ａ、９ｂは互い直接接触せず両者の間で隙間がある。更に、保持爪バネ１０ａ、１０ｂが保持爪９ａ、９ｂの両側から力を加え、押している。

よって、電線２は空間部３内で移動することなく保持固定される。図４の例では、両者の間に形成される隙間である貫通孔の形状は略三角形の構造になっており、測定できる電線２の許容太さは、この貫通孔の大きさで決定される。即ち、保持爪９ａ、９ｂが接触したときのできる空間で、ケース４の空間部３の奥（底部）の略円形部と、保持爪９ａ、９ｂで囲まれた部分が電線２の最小外径を決定する。この最小外径より太い電線２を、保持爪９ａ、９ｂで保持する。

電線２の最大外径は、空間部３の大きさが決定する。本例のスライダバネ８ｃ、８ｄと保持爪バネ１０ａ、１０ｂは、コイルバネであるが他のバネであってもよく、例えば、板ばねであっても良い。図５は、磁性板７ｃにコイル２０を巻いた例を示す図である。コイル２０は、回路基板８に接続される。コイル２０は、図５に示すように、磁性板７ｃの中央部分の一部に巻かれているが、磁性板７ｃ全体に巻いたものであっても良い。

［電流センサー１の機能、作用］
従来の磁気コア式電力センサーは、取り付け時、コアを分割し、電線を磁気コア内に入れていた。本実施の形態の電流センサー１の場合は、電流センサー１を電線２に押しつけ、磁気コア内に電線２を差し込むだけで良い。この電流センサー１は、電線２の横から差し込むための構造を有するので、計測する電力線へ取付けるとき固定する操作をすることもなくなり、電流センサー１を電線２に差し込むだけで取り付けが容易に行えるようになった。

従来の磁気コア式電力センサーの機構と比べると、配線された電線２をそのままにした状態で、取付けと取外しすることができる。また、従来の磁気コア式電力センサーで、特に、分割できない磁気コアを備えたものは、電線を接続部から取り外すための作業が必要であり、電気工事の有資格者がその作業を行わなければならなかった。これに対して、本実施の形態の電流センサー１は、そのように配線工事が必要なく、電気工事の有資格者ではなくても、電流センサー１を電線２に設置、取り外しすることができる。

言い換えると、本実施の形態の電流センサー１は、これを設置する者は、電力線に直接触れることなく取付けて測定できる。また、従来の磁気コア式電力センサーは、電線を磁気コア内に入れる際に開閉する時、磁気コアを半割して開いてその中に電線を入れてから、開いたコアを閉じるものもある。このコアを閉じるとき、互いに嵌合部の爪が破損することが問題となっていた。本発明の電流センサー１は、クリップ式の第１保持部６ａ、第２保持部６ｂを採用することにより、従来のように爪を有する構造ではないので破損防止ができ、取り扱い易く、信頼性の高い電流センサー１を提供できた。

本実施の形態の電流センサー１は、保持部を有し、電線を磁気コアのＵ字部の底部の位置近傍で確実に保持する。従来の電力センサーは、電線を磁気コア内にはめ込み固定するとき、そのための操作が必要であったが、本実施の形態の場合は電流センサー１を電線２に押し込みするだけで良く、それ以外の操作が必要なくなった。また、本実施の形態の電流センサーは、空間部３を電線２に差し込むだけであるので、測定スペースが狭い電力線への取付けでも簡単にできるようになった。

また、一対の保持部６ａ、６ｂは、電流センサー１を電線に確実に固定し、特に磁性板７ｃが電線２と平行に確実に保持されるので、磁性板７ｃが電線２の位置関係が明確になり、センサー性能が向上する。よって、本例では、０．０３Ａ、３Ｗ程度の小電流からの電流量を計測することが可能になった。これは、従来のセンサーでなかった精度である。特に、空間部３の底部近傍に電力線を配置固定し、Ｕ字状の磁性板７ｃと電線２の位置関係が変化することがないので、このような高い精度が実現でき、電力線に流れる電流を安定して計測できる。

〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態の電流センサー１１の概要を図６により説明する。電流センサー１１は、上述の第１の実施の形態の電流センサー１と基本的に同じ構造であるので、異なる部分のみを説明する。電流センサー１１は、第１の実施の形態の電流センサー１にあった磁性板７ａ、７ｂがなく、従って、スライダ８ａ、８ｂ、スライダバネ８ｃ、８ｄ、及びスライダ蓋８ｅ、８ｆを備えていない。

図６は、本発明の第２の実施の形態の電流センサー１１の検知部の断面を示す断面図である。電流センサー１１の検知部は、磁気回路のコアは磁性板１７ｃのみからなる。磁性板１７ｃは、略Ｕ字タイプである。磁性板１７ｃの終端は略平行の一対の支腕部である。磁性板１７ｃは、四角形の平面の磁性板を、折り曲げてその中心部を断面が略半円形にし、両端部は平行な支腕部にしている。

〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施の形態の電流センサー１２の概要を図７により説明する。電流センサー１２は、上述の第１又は第２の実施の形態の電流センサーと基本的に同じ構造であるので、異なる部分のみを説明する。本発明の電流センサー１２は、第１、２の実施の形態の電流センサー１にあった保持機構が異なる構造である。電流センサー１２の保持機構は、同じ構造と機能を有する第１保持部と第２保持部からなるので、第１保持部のみを例に説明する。

図７は、本発明の第３の実施の形態の電流センサー１２の第１保持部の概要を示す概念図である。電流センサー１２の第１保持部は、電線２を保持するために、揺動型の保持爪１９ａ、１９ｂと、保持爪バネ１０ａ、１０ｂからなる。保持爪１９ａ、１９ｂは、本例では、両方とも同じ肉厚を有する板状のものであり、ケース本体４ｃの空間部３の上部に配置されている。保持爪１９ａ、１９ｂの一端部はそれぞれ孔を有し、この穴が空間部３の底部側で、ケース本体４ｃに固定されたピン１８ａ、１８ｂに揺動自在に支持されている。

よって、保持爪１９ａ、１９ｂは、このピン１８ａ、１８ｂを軸にして、ケース本体４ｃ上で揺動可能である。この揺動方向は、ケース本体４ｃの壁方向である。保持爪バネ１０ａ、１０ｂの１端は、ケース本体４ｃに接しており、保持爪バネ１０ａ、１０ｂの他端は、保持爪１９ａ、１９ｂの止まり穴に係合又は固定される。従って、保持爪１９ａ、１９ｂは、保持爪バネ１０ａ、１０ｂのバネ力で常時閉じる方向に付勢されている。この構造により、電線２を差し込むと、この押し込みするときの力の分力により、保持爪１９ａ、１９ｂが両側へ揺動して開き、保持爪バネ１０ａ、１０ｂが圧縮され、保持爪１９ａ、１９ｂを互いに閉じるための力が蓄えられる。

１対の保持爪１９ａ、１９ｂが閉じたとき、その中央部に三角形状の貫通孔が形成され、この貫通孔に入った電線２を両側から挟んで保持する。また、電線２が保持爪１９ａ、１９ｂの貫通孔から出るときに、電線２が保持爪１９ａ、１９ｂの傾斜面に接触し、更に力を加えて電線２を引っ張ると、引っ張るときの力の分力により、１対の保持爪１９ａ、１９ｂは、両側へ揺動して開き隙間ができる。そして、１対の保持爪１９ａ、１９ｂが左右に開くことになり、その隙間から電線２が保持爪９ａ、９ｂの貫通孔から出る。電線２が貫通孔から出ると、保持爪１９ａ、１９ｂは、両側から保持爪バネ１０ａ、１０ｂによって引き寄せられて閉じる。

〔その他〕
上述のように、第１〜第３の実施の形態において、空間部３の奥部はＵ字形をしているが、三角形、略三角形等の多角形、楕円形等の形状であっても良い。磁性板７ａと磁性板７ｂが互いに突き当たって接触している端部は、前述したものは平坦な面であるが、凹部と凸部を形成して、凸部を凹部に挿入する嵌め込み式の構造にしたものでも良い。磁性材の面接触部を凹部と凸部にする理由は、接触面積を増加させて、嵌合部の磁束を安定させることであり、電流センサーの精度を向上させるためである。また、凹部と凸部により、嵌合強度が向上するため、衝撃や振動等に強くなり、接触面のずれを予防できる。

１…電流センサー
２…電線
３…空間部
５…検知部
４…ケース
４ａ…ケース蓋
４ｂ…ケース底
５…検知部
６ａ…第１保持部、６ｂ…第２保持部
７ａ、７ｂ、７ｃ…磁性板
８ａ、８ｂ…スライダ
８ｃ、８ｄ…スライダバネ
８ｅ、８ｆ…スライダ蓋
９ａ、９ｂ…保持爪
１０ａ、１０ｂ…保持爪バネ
２０…検知コイル

Claims (7)

1. 本体と、
   前記本体に設けられ、磁性材からなるコアと、前記コアに巻かれたコイル又は磁束を検知する検知素子からなる検知部、及び被測定導体を着脱自在に保持固定するための保持部を備え、
   前記保持部で前記被測定導体を保持し、前記検知部で前記被測定導体を流れる電流によって発生する磁束の変化に基づいて、前記被測定導体を流れる前記電流又は電力を測定するための電流センサーにおいて、
   前記保持部は、前記本体に配置され、前記検知部を挟んでその近傍にそれぞれ配置され、前記被測定導体を両側から挟みこみで前記被測定導体を固定するための第１保持部と第２保持部と
   からなることを特徴とする電流センサー。
2. 本体と、
   前記本体に設けられ、固定磁性材と可動式磁性材からなるコアと、前記固定磁性材に巻かれたコイル又は磁束を検知する検知素子からなる検知部、及び被測定導体を挟み込んで着脱自在に固定するための保持部を備え、
   前記保持部で前記被測定導体を保持し、前記検知部で前記被測定導体を流れる電流によって発生する磁束の変化に基づいて、前記被測定導体を流れる前記電流又は電力を測定するための電流センサーにおいて、
   前記可動式磁性材は、第１可動式磁性材と第２可動式磁性材とからなり、
   前記第１可動式磁性材、及び前記第２可動式磁性材は、前記本体内をそれぞれ移動し、
   前記電流センサーの測定時、前記第１可動式磁性材、前記固定磁性材、及び前記第２可動式磁性材が互いに接触して、前記被測定導体を取り囲んで閉じた磁気回路を形成する
   ことを特徴とする電流センサー。
3. 請求項１において、
   前記第１保持部は、前記本体内を移動し、前記被測定導体を保持する方向に第１バネと第２バネでそれぞれ付勢されている第１保持爪と第２保持爪からなり、前記第１保持爪と前記第２保持爪は前記被測定導体を両側から前記第１バネと前記第２バネのバネ圧で挟みこみ固定するものであり、
   前記第２保持部は、前記本体内を移動し、前記被測定導体を保持する方向にそれぞれ第３バネと第４バネでそれぞれ付勢されている第３保持爪と第４保持爪からなり、前記第３保持爪と前記第４保持爪は前記被測定導体を両側から前記第３バネと前記第４バネのバネ圧で挟みこみ固定するものである
   ことを特徴とする電流センサー。
4. 請求項２に記載の電流センサーにおいて、
   前記第１可動式磁性材は、前記本体内を移動する第１スライダに搭載され、前記検知部測定位置方向に第５バネのバネ圧で付勢されており、
   前記第２可動式磁性材は、前記本体を移動する第２スライダに搭載され、前記検知部の測定位置方向に第６バネのバネ圧で付勢されている
   ことを特徴とする電流センサー。
5. 請求項１又は２に記載の電流センサーにおいて、
   前記検知部は、断面形状がＵ字形状の測定空間を成し、前記測定空間に前記被測定導体が入り込んで前記測定を行う
   ことを特徴とする電流センサー。
6. 請求項３に記載の電流センサーにおいて、
   前記第１保持爪、第２保持爪、第３保持爪、及び第４保持爪は、前記本体内で揺動可能な揺動型保持爪である
   ことを特徴とする電流センサー。
7. 請求項２に記載の電流センサーにおいて、
   前記第１可動式磁性材と前記第２可動式磁性材の接触面には、相互に挿入嵌合される凹部と凸部が形成されている
   ことを特徴とする電流センサー。

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