JP2015206674A - 電流測定装置及び電流測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電流測定装置及び電流測定方法において、ケーブルの加工をすることなしに、そのケーブルを流れる電流を測定すること。【解決手段】ケーブル２１を囲う筐体２２と、ケーブル２１の周囲に沿って筐体２２内を移動可能であり、かつ、ケーブル２１を流れる電流Iの電流値に応じた出力信号SΔVを出力する磁気センサ１０とを有する電流測定装置２０による。【選択図】図９

Description

本発明は、電流測定装置及び電流測定方法に関する。

ケーブルを流れる電流を測定する電流測定装置にクランプ式電流測定装置がある。クランプ式電流測定装置は、ケーブルを挟む一対の半円状のコアを有しており、そのコアに巻かれたコイルに生じる誘導電圧でケーブルの電流を測定する装置である。この構造によれば、一対のコアでケーブルをクランプするだけで簡単に電流を測定することができ、作業者の便宜に資することができる。

但し、ケーブルが二本の電線を有しており、これらの電線に互いに逆方向の電流が流れている場合には、各電線の周囲に生じる磁界がコアで相殺され易くなる。そのため、コアに巻かれたコイルに流れる誘導電流が著しく低減してしまい、クランプ式電流測定装置で正確に電流を測定するのが難しくなる。二本の電線と共に接地電線がケーブル内に設けられている場合にも同様の問題が生じる。

このような場合に各電線の電流を正確に測定するには、例えば、ケーブルから各電線を引き出して、一本の電線のみをコアでクランプする必要がある。

しかしながら、これではケーブルの加工をするために作業者に負担を強いることになる。更に、そのケーブルを顧客が所有している場合には、ケーブルの加工は顧客の設備を損壊することになるため、ケーブルの加工自体ができない場合がある。

特開２０１３−８８３４９号公報 特開２００７−７８６６８号公報 特開２００８−２７５５５８号公報

電流測定装置及び電流測定方法において、ケーブルの加工をすることなしに、そのケーブルを流れる電流を測定することを目的とする。

以下の開示の一観点によれば、ケーブルを囲う筐体と、前記ケーブルの周囲に沿って前記筐体内を移動可能であり、かつ、前記ケーブルを流れる電流の電流値に応じた出力信号を出力する磁気センサとを有する電流測定装置が提供される。

また、その開示の他の観点によれば、ケーブルを流れる電流の電流値に応じた出力信号を出力する磁気センサを前記ケーブルの周囲に沿って移動させながら、前記磁気センサで前記電流値を測定する処理と、前記ケーブルの周囲での前記電流値の最大値を前記電流値と特定する処理とを有する電流測定方法が提供される。

以下の開示によれば、ケーブルの周囲に沿って移動可能な磁気センサを筐体内に設けるため、ケーブルの周囲に生じる磁界に対する磁気センサの出力信号が最大となる位置に磁気センサを移動できる。よって、ケーブルに対して加工を施さなくても、上記の位置において磁気センサが出力する大きな出力信号によってケーブルを流れる電流の電流値を容易に測定することができる。

図１は、クランプ式電流測定装置の原理図である。 図２は、二本の電線を含むケーブルの周囲に生じる磁界をシミュレーションにより求めた図である。 図３は、図２のシミュレーションで使用したモデルの模式斜視図である。 図４は、二つの電線の周囲の磁束密度をシミュレーションにより求めた図である。 図５は、磁気センサの感磁方向について説明するための模式断面図である。 図６は、図２で説明した磁界のシミュレーション結果に磁気センサを併記した図である。 図７は、第１実施形態に係る電流測定装置の外観図である。 図８は、可動部を開いた状態での第１実施形態に係る電流測定装置の外観図である。 図９は、第１実施形態に係る電流測定装置の断面図である。 図１０は、第１実施形態におけるガイドとその周囲の断面図である。 図１１（ａ）〜（ｄ）は、第１実施形態におけるガイドの断面形状の別の例について示す断面図である。 図１２は、第１実施形態に係る電流測定装置の別の断面図である。 図１３は、第１実施形態における回転板と第１のギアの全体斜視図である。 図１４は、第１実施形態においてケーブルの周囲に発生する磁界と磁気センサとの位置関係を示す模式図である。 図１５は、第１実施形態における磁気センサの移動角度と磁気センサの出力信号の大きさとの関係を示すグラフである。 図１６は、第１実施形態に係る磁気センサの本体部の内部を示す断面図である。 図１７は、第１実施形態における測定ユニットの機能ブロック図である。 図１８は、第１実施形態に係る電流測定方法について示すフローチャートである。 図１９は、筐体に通知部を設けた場合の第１実施形態に係る電流測定装置の斜視図である。 図２０は、第２実施形態で使用するスペーサの斜視図である。 図２１は、第２実施形態に係るスペーサの使用方法について説明するための斜視図である。 図２２は、第２実施形態の別の例に係るスペーサについて説明するための斜視図である。 図２３は、第３実施形態に係る電流測定装置の斜視図である。 図２４は、第４実施形態に係る電流測定装置の斜視図である。 図２５は、第４実施形態に係る回転板の斜視図である。 図２６は、第５実施形態に係る回転板の周縁とその近傍の断面図である。 図２７は、第６実施形態に係る回転板の周縁とその近傍の断面図である。 図２８は、第７実施形態に係る電流測定装置の斜視図である。 図２９は、第１変形例に係る回転板の斜視図である。 図３０は、第２変形例に係る回転板の斜視図である。 図３１は、第２変形例において、中空容器から回転板を外した場合の斜視図である。 図３２は、第３変形例に係る回転板の斜視図である。

本実施形態の説明に先立ち、本願発明者が行った調査について説明する。

図１は、クランプ式電流測定装置の原理図である。

まず、クランプ式電流測定装置１を用いて単線のケーブル６を流れる交流電流Iの電流値を測定する場合について説明する。

クランプ式電流測定装置１は、ケーブル６を囲う半円状の一対のコア２と、そのコア２に巻かれたコイル３とを有する。

交流電流Iに起因してケーブル６の周囲に生じる磁束はコア２によって収束され、これによりコイル３に誘導電流が流れるようになる。その誘導電流は、コイル３に並列接続された抵抗R_Sを流れ、その抵抗R_Sに誘導起電力V_sが生じる。

その誘導起電力V_sは、差動増幅器４において増幅された後、後段のRMS(Root Mean Square)コンバータ５に入力される。RMSコンバータ５は、交流電圧である誘導起電力V_sをその実効値V_rmsに変換し、当該実効値V_rmsを外部に出力する。

この構造によれば、ケーブル６を流れる交流電流Iが微弱な場合でも、ケーブル６の周囲の磁束をコア２で収束することができるので、コイル３に十分な大きさの誘導起電力V_sが生じ、その誘導起電力V_sに基づいて交流電流Iを測定することができる。

このようにケーブル６が単線である場合にはクランプ式電流測定装置１で交流電流Iを測定するのは容易であるが、ケーブル６が複数の電線を含む場合には以下のように交流電流を測定するのは難しい。

図２は、ケーブル６が二本の電線６ａ、６ｂを含む場合において、そのケーブル６の周囲に生じる磁界Hをシミュレーションにより求めた図である。

また、図３は、そのシミュレーションで使用したモデルの模式斜視図である。

図３に示すように、このシミュレーションにおいては、各電線６ａ、６ｂにそれぞれ反対方向の直流電流Iを流した。なお、その直流電流Iの大きさは１アンペアとした。

更に、XYZ直交座標系のY軸を各電線６ａ、６ｂに平行な方向に採り、各電線６ａ、６ｂを含む平面の法線方向にZ軸を採った。そして、これらY軸とZ軸に直交する方向にX軸を採った。

図２に示すように、この場合は、時計回りに周回する磁界H1と、反時計回りに周回する磁界H2とが生じる。これらの磁界H1、H2はコア２内で互いに相殺されるので、図１の場合と比較してコア２を貫く磁束が極端に減ってしまい、クランプ式電流測定装置１で電流を測定するのは極めて難しくなる。

そこで、本願発明者は、コア２を使用せずにGMR(Giant Magneto Resistive)素子等の磁気センサで電線６ａ、６ｂを互いに反対方向に流れる電流を測定できないかと考えた。

磁気センサで電流を測定するには、各電線６ａ、６ｂの周囲に生じる磁界が磁気センサで検知し得る程度に大きいのが望まれる。

図４は、各電線６ａ、６ｂの周囲の磁束密度をシミュレーションにより求めた図である。なお、そのシミュレーションで使用したモデルは図３で説明したのと同様である。

シミュレーションの結果、各電線６ａ、６ｂの中点Cから測った距離Dが１０mmの位置では磁束密度は６μT程度であり、距離Dが１５mmの位置では磁束密度は３μTとなった。この程度の磁束密度であれば、GMR素子やMI(Magneto-Impedance)素子等の磁気センサで検知し得る。

但し、これらの磁気センサには感磁方向が設定されており、磁界の向きの如何によっては磁気センサの感度が低下することがある。これについて図５を参照しながら説明する。

図５は、磁気センサの感磁方向について説明するための模式断面図である。

この磁気センサ１０は、第１の端子１０ａと第２の端子１０ｂとを有する。これらの端子１０ａ、１０ｂの間には、磁界Hの強度に応じた電位差ΔVが生じ、その電位差ΔVが出力信号SΔ_Vとして出力される。

出力信号SΔ_Vの大きさは、磁界H中での磁気センサ１０の向きに依存する。

以下では、磁気センサ１０の感磁方向n_Dを、出力信号SΔ_Vが最大となる磁界Hの方向として定義する。この定義によれば、磁界Hと感磁方向n_Dとの間の角度αが０°のときに出力信号SΔ_Vが最大となる。また、角度αの増加と共に出力信号SΔ_Vは単調に減少する。

なお、磁気センサ１０の製造業者にもよるが、感磁方向n_Dは、磁気センサ１０の表面１０ｘの法線方向に一致することが多い。この場合には、表面１０ｘに磁界Hが垂直に貫くときに、出力信号SΔ_Vが最も大きくなる。

次に、図２で説明した磁界Hにおいて、このように磁気センサ１０の出力信号SΔ_Vが最大となる場所について考察する。

図６は、図２で説明した磁界のシミュレーション結果に磁気センサ１０を併記した図である。

図６においては、電線６ａ、６ｂの中点を中心とした円Fを設定し、その円Fの接線方向に感磁方向n_Dを向けながら、円F上の複数の地点に磁気センサ１０を設けた場合を想定している。

この場合は、地点Aにおいて感磁方向n_Dが磁界Hと平行になり、磁気センサ１０の出力信号SΔ_Vが最大となる。

よって、円F上の複数の地点のなかから地点Aを探し出し、地点Aに磁気センサ１０を固定することにより、磁気センサ１０で磁界Hを高い感度で検出することができ、出力信号SΔ_Vに基づいて各電線６ａ、６ｂを流れる電流値を高精度に測定することができる。

以下に、このような知見に基づいた各実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図７は、本実施形態に係る電流測定装置の外観図である。

この電流測定装置２０は、ケーブル２１を流れる電流を測定するものであり、ケーブル２１を囲う筐体２２を有する。

その筐体２２は、本体部２３と、本体部２３に開閉自在に連結された可動部２４とを備え、可動部２４を閉じたときに本体部２３と可動部２４との間にケーブル２１が挟まれる。

測定対象であるケーブル２１の構造は特に限定されない。以下では、ケーブル２１内に二本の電線２１ａ、２１ｂが収容されており、各電線２１ａ、２１ｂを互いに逆向きで同じ大きさの交流電流Iが流れる場合について説明する。二本の電線２１ａ、２１ｂと共に接地電線が収容されているケーブル２１についても本実施形態で測定し得る。

更に、筐体２２の材料も特に限定されず、樹脂や金属等の材料で筐体２２を形成し得る。

また、本体部２３には第１の溝２３ａが形成され、可動部２４には第２の溝２４ａが形成されている。図７のように可動部２４を閉じている場合には、これらの溝２３ａ、２４ａによって筐体２２を貫く貫通孔２５が形成され、その貫通孔２５に上記のケーブル２１が挟まれる。

図８は、可動部２４を開いた状態での電流測定装置２０の外観図である。

図８に示すように、本体部２３と可動部２４はヒンジ２８により互いに連結される。また、可動部２４の側面にはラッチ片２７が設けられており、そのラッチ片２７の開口２７ａが本体部２３の突起２６に嵌合することにより、本体部２３に可動部２４がロックされる。

図９は、電流測定装置２０の断面図である。

図９に示すように、筐体２２内には回転板３１が設けられる。回転板３１は、概略半円状であって、ケーブル２１を中心にして矢印Bの方向に回転可能である。回転板３１の材料は、樹脂と金属のいずれでもよい。

そして、その回転板３１の主面には、磁気センサ１０を備えた回路基板３２が固着されている。

磁気センサ１０は、ケーブル２１を流れる交流電流Iを測定するものであり、GMR素子、MI素子、及びホール素子のいずれかを磁気センサ１０として使用し得る。これらのうち、ホール素子は磁界を検出する感度が低いので、ホール素子とその出力を増幅するアンプとを備えたホールICを磁気センサ１０として使用するのが好ましい。

本実施形態ではこのように回転板３１の上に磁気センサ１０を固着することで、磁気センサ１０がケーブル２１の周囲に沿って移動可能となり、図６のように感磁方向n_Dが磁界Hと平行になる位置に磁気センサ１０を移動させることができる。

なお、磁気センサ１０の感磁方向n_Dは特に限定されない。この例では、ケーブル２１の中心から磁気センサ１０に向かうベクトルをRとしたときに、そのベクトルRに垂直な向きに感磁方向n_Dを向ける。

また、筐体２２の内面にはケーブル２１を囲うように円筒面３４が設けられ、更にその円筒面３４には環状のガイド３５が設けられる。

図１０は、ガイド３５とその周囲の断面図である。

図１０に示すように、この例では二つガイド３５が回転板３１を上下から挟むように設けられる。そして、各ガイド３５が上記の回転板３１の周縁と嵌合することにより回転板３１のガタが抑制され、磁気センサ１０による交流電流Iの測定精度が増す。

なお、ガイド３５の断面形状はこれに限定されない。

図１１（ａ）〜（ｄ）は、ガイド３５の断面形状の別の例について示す断面図である。図１１（ａ）〜（ｄ）のいずれの形状でも、ガイド３５によって回転板３１のガタを抑制できる。

図１２は、電流測定装置２０の別の断面図である。

図１２に示すように、上記の回転板３１には第１のギア３８が固定される。第１のギア３８は、回転板３１と同様に半円状であって、回転板３１と共に貫通孔２５を中心にして回転自在である。

また、第１のギア３８の材料としては、樹脂や金属がある。

そして、回転板３１の横には、上記の回転板３１を回転駆動させる駆動部３９が設けられる。

駆動部３９は、第１のギア３８と噛合する第２のギア４１と、その第２のギア４１の中心に立設された軸４２とを備える。

軸４２の先端部４２ａは、筐体２２の外部に導出されており、作業者が軸４２を回すためのつまみとして供される。

これにより、作業者が先端部４２ａを回すことで磁気センサ１０がケーブル２１の周囲を回転し、磁界Hと感磁方向n_Dとが平行になるような磁気センサ１０の位置を探るのが容易となる。

なお、このように手動で軸４２を回すのに代えて、モータ等を用いて自動で軸４２を回してもよい。更に、第２のギア４１と軸４２の材料も特に限定されず、樹脂や金属で第２のギア４１や軸４２を形成し得る。

また、図１２のように可動部２４が閉じている状態では、本体部２３と可動部２４の各々の内側同士が連通し、回転板３１と磁気センサ１０とが貫通孔２５の周囲に沿って本体部２３と開閉部２４の各々に出入り可能となる。

図１３は、上記の回転板３１と第１のギア３８の全体斜視図である。

図１３に示すように、回転板３１は、第１のギア３８側に張り出した肉厚部３１ａを有し、その肉厚部３１ａに第１のギア３８が接着剤等により固着される。

また、前述のように第１のギア３８は半円状であるため、磁気センサ１０の可動範囲は貫通孔２５（図１２参照）を中心にした約１８０°の角度範囲となる。

図１４は、ケーブル２１の周囲に発生する磁界Hと磁気センサ１０との位置関係を示す模式図である。

図１４の例では、磁気センサ１０が可動な約１８０°の角度範囲の下限に基準線Lを設定し、ケーブル２１の中心から磁気センサ１０に向かう方向Mと基準方向Lとの間の角度を磁気センサ１０の移動角度θと定義している。この場合、磁気センサ１０は、０°≦θ≦１８０°の範囲内で可動となる。

なお、図１４においては、二本の電線２１ａ、２１ｂを含む仮想平面Pに基準方向Lが垂直となっているが、基準方向Lの向きはケーブル２１と筐体２２との位置関係により変わる。

図１５は、上記の移動角度θと、磁気センサ１０の出力信号SΔ_Vの大きさとの関係を示すグラフである。なお、出力信号SΔ_Vはその最大値で規格化している。

また、このグラフは、図１４のように基準方向Lが仮想平面Pと垂直な場合を想定している。

図１５に示すように、出力信号SΔ_Vは、移動角度θが０°の場合に最小となる。これは、磁気センサ１０の感磁方向n_Dが磁界Hの向きに対して垂直になり、磁気センサ１０が磁界Hを検知できないためである。

一方、移動角度θが９０°になると、感磁方向n_Dと磁界Hとが平行になるため、磁気センサ１０の出力信号SΔ_Vが最大となる。

よって、出力信号SΔ_Vが最大であるか否かを調べることにより、感磁方向n_Dが磁界Hと平行か否かを判断することができる。

なお、基準方向Lは、前述のように磁気センサ１０が可動な約１８０°の角度範囲の下限を定める。一方、仮想平面Pは、二本の電線２１ａ、２１ｂが位置する平面として定義される。よって、基準方向Lと仮想平面Pとの間の角度は、ケーブル２１と筐体２２との位置関係によって変わり、一般には９０°になはならない。同様に、移動角度θが９０°のときに出力信号SΔ_Vが最大となるとも限らない。

以下では、出力信号SΔ_Vが最大になる移動角度θのことを目標角度θ₀と呼ぶ。この目標角度θ₀は、感磁方向n_Dと磁界Hとが平行になる移動角度θに等しい。

図１６は、本体部２３の内部を示す断面図である。

図１６に示すように、本体部２３には、測定ユニット４５と電池４６とが内蔵される。電池４６は、例えば乾電池であり、磁気センサ１０や測定ユニット４５に電力を供給する。

図１７は、測定ユニット４５の機能ブロック図である。

図１７に示すように、測定ユニット４５は、ADコンバータ４７、演算部４８、記憶部４９、及び出力ポート５０を備える。

これらのうち、ADコンバータ４７には磁気センサ１０の出力信号SΔ_Vが入力される。ケーブル２１を流れる電流Iは交流であるため、その電流Iによって生じる磁界Hは交流磁界となり、出力信号SΔ_Vは交流電圧となる。その出力信号SΔ_VはADコンバータ４７において直流電圧に変換され、演算部４８に出力される。

演算部４８は、例えばMPU(Micro Processing Unit)であり、上記の出力信号SΔ_Vに基づいて電流Iの電流値iを算出する。以下では演算部４８が電流値iとして電流Iの実効値を算出するものとする。

電流値iの算出方法も特に限定されない。磁界Hの強度は電流値iにほぼ比例し、かつ出力信号SΔ_Vは磁界Hの強度にほぼ比例するので、出力信号SΔ_Vは電流値iにほぼ比例する。よって、出力信号SΔ_Vと電流値iとの間の比例係数αを予め調査しておき、出力信号SΔ_Vにその比例係数αを乗じることで、演算部４８が電流値iを算出し得る。

なお、図１５を参照して説明したように、出力信号SΔ_Vは移動角度θに依存する。電流値iを正確に算出するには出力信号SΔ_Vがなるべく大きいのが好ましく、そのためには出力信号SΔ_Vが最も高くなる目標角度θ₀に磁気センサ１０を位置させるのが好ましい。よって、上記の比例係数αとして目標角度θ₀での値を採用し、その当該目標角度θ₀において電流値iを算出するのが好ましい。

また、出力信号SΔ_Vと電流値iとは一対一に対応するため、その対応関係を適当なテーブルに予め格納しておき、演算部４８がそのテーブルを参照することで出力信号SΔ_Vに対応する電流値iを求めるようにしてもよい。

このようにして算出した電流値iは記憶部４９に格納される。記憶部４９は、例えば半導体メモリであって、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、フラッシュメモリ、及びFeRAM(Ferroelectric Random Access Memory)等を記憶部４９として採用し得る。

出力ポート５０は、演算部４８で算出した電流値iを適当な通信プロトコルに変換して外部機器５１に出力する。

外部機器５１は、作業者が電流値iを管理するためのデバイスであり、その一例としてはパーソナルコンピュータがある。

また、上記の演算部４８には通知部５２が接続される。通知部５２は、例えばブザー、LED(Light Emitting Diode)、及びLCD(Liquid Crystal Display)等であって、磁界Hと感磁方向n_Dとが平行になる目標角度θ₀に磁気センサ１０が位置しているか否かを作業者が判断するのを助ける。

次に、この電流測定装置２０を用いた電流測定方法について説明する。

図１８は、本実施形態に係る電流測定方法について示すフローチャートである。

まず、ステップS1において、作業者が電流測定装置２０でケーブル２１を挟むことにより、筐体２２にケーブル２１を固定する。

次に、ステップS2に移り、作業者が軸４２の先端部４２ａを回転することにより、前述の移動角度θ（図１４参照）を０°とする。

次いで、ステップS3に移り、移動角度θを０°に維持しつつ、ケーブル２１を流れる電流Iの第１の電流値i₁を測定する。その第１の電流値i₁は、前述のように出力信号SΔ_Vに基づいて演算部４８が算出する。

そして、演算部４８の制御下においてその第１の電流値i₁を記憶部４９に格納する。

次に、ステップS4に移り、作業者が軸４２の先端部４２ａ（図１２参照）を回転することにより、前述の移動角度θを所定の角度Δθだけ増加させる。

続いて、ステップS5に移り、ケーブル２１を流れる電流Iの第２の電流値i₂を測定する。その第２の電流値i₂は、ステップS3と同様に、出力信号SΔ_Vに基づいて演算部４８が算出する。

次に、ステップS7に移る。ステップS7においては、演算部４８が、記憶部４９に格納されている第１の電流値i₁と第２の電流値i₂の大小関係を判定する。

ここで、i₁＜i₂と判定された場合には、移動角度θが目標角度θ₀にまだ達しておらず、移動角度θを更に増加させることで電流値が更に大きくなる可能性がある。

よって、この場合にはステップS6で記憶部４９における第１の電流値i₁を第２の電流値i₂に置き換えた後、再びステップS4に戻る。

一方、ステップS7においてi₁＞i₂と判定された場合には、演算部４８が、電流値が増加から減少に転じたと判断する。図１５に示したように、このように移動角度θを単調に増加させた場合に電流値が増加から減少に転じたときは、移動角度θが目標角度θ₀を超えてしまったと判断できる。

よって、この場合は、ステップS8に移り、演算部４８が通知部５２を動作させる。通知部５２をどこに設けるかは特に限定されない。

図１９は、筐体２２に通知部５２を設けた場合の電流測定装置２０の斜視図である。通知部５２は、前述のようにブザー、LED、及びLCDのいずれかであって、移動角度θが目標角度θ₀よりも大きくなってしまったことを音や光によって作業者に通知する。

次に、ステップS9に移る。本ステップでは、通知部５２による通知を受けた作業者が移動角度θを所定の角度Δθだけ減少させることで、移動角度θを目標角度θ₀の近傍に戻す。なお、このように移動角度θを減少させるには、軸４２の先端部４２ａをステップS4とは逆向きに回転させればよい。

そして、ステップS10において、このように移動角度θが目標角度θ₀の近傍にある状態において、再びケーブル２１を流れる電流Iの電流値iを測定する。この電流値iは、出力信号SΔ_Vに基づいて演算部４８が算出するものであって、移動角度θの最小単位をΔθとした場合の電流値iの最大値となる。そして、演算部４８が、このときの電流値iを、ケーブル２１を流れる電流Iの電流値と特定する。

以上により、本実施形態に係る電流測定方法の基本ステップを終了する。

上記した本実施形態によれば、ケーブル２１の周囲に沿って移動可能な磁気センサ１０を設けるため、ケーブル２１の周囲に生じる磁界Hに対する磁気センサ１０の出力信号SΔ_Vが最大となる目標角度θ₀に磁気センサ１０を移動できる。その結果、その目標角度θ₀において磁気センサ１０が出力する大きな出力信号SΔ_Vによってケーブル２１を流れる電流Iの電流値を容易に測定することができる。

これにより、クランプ式電流測定装置で測定する場合とは異なり、ケーブル２１を加工して一本の電線を引き出す必要がなくなるため、作業者の負担軽減を図れると共に、顧客の設備を損壊することもない。

更に、ケーブル２１が絶縁被覆されておりその外観からは二本の電線２１ａ、２１ｂの並びが判別できない場合でも、上記のようにケーブル２１の周囲に沿って磁気センサ１０を移動させることで、出力信号SΔ_Vが最も大きくなる目標角度θ₀を検出できる。

（第２実施形態）
本実施形態では、筐体２２にケーブル２１を固定するのに有用な構造について説明する。

図２０は、本実施形態で使用するスペーサ５４の斜視図である。

このスペーサ５４は、金属や樹脂を成型してなる概略半円筒状であって、二つを一組にして使用する。そして、各々のスペーサ５４は、外周面５４ｚと、ケーブル２１（図７参照）の外面に密着する内周面５４ｄとを備える。

その外周面５４ｚは、後端５４ｘから先端５４ｙに向かうにつれて肉厚が薄くなるようなテーパ形状を有する。

更に、スペーサ５４には複数の切り込み５４ａが設けられており、これによりスペーサ５４が容易に変形できるようになる。

図２１は、スペーサ５４の使用方法について説明するための斜視図である。

使用に際しては、ケーブル２１の外面に内周面５４ｄを密着させつつ、貫通孔２５に外周面５４ｚを嵌めることにより、貫通孔２５とケーブル２１との隙間にスペーサ５４を挿入する。これにより、当該隙間がスペーサ５４で埋められ、筐体２２にケーブル２１を固定することができる。その結果、貫通孔２５内でケーブル２１がずれるのが防止され、ケーブル２１と磁気センサ１０との位置関係を固定することができる。

更に、上記のように外周面５４ｚをテーパ形状としたことで、肉厚が薄い先端５４ｙを貫通孔２５に挿入するのが容易になると共に、肉厚が厚い後端５４ｘによってスペーサ５４の締め付け力が増し、筐体２２にケーブル２１を強く固定できる。

また、切り込み５４ａによってスペーサ５４が変形し易くなり、スペーサ５４の締め付け力が更に向上する。

スペーサ５４の構造は上記に限定されない。

図２２は、本実施形態の別の例に係るスペーサについて説明するための斜視図である。

この例では、スペーサ５４としてゴムシート等の弾性体を用い、接着剤等により第２の溝２３ａにスペーサ５４を固着する。このような構造でも、スペーサ５４により筐体２２にケーブル２１を固定することができる。

なお、可動部２４の第２の溝２４ａにこのような弾性体のスペーサ５４を設けてもよい。

（第３実施形態）
本実施形態では、第２実施形態とは別の構造で筐体２２にケーブル２１を固定する。

図２３は、本実施形態に係る電流測定装置２０の斜視図である。

本実施形態では、本体部２３の第１の溝２３ａに突起片２３ｘを設ける。これにより、開閉部２４を閉じたときにケーブル２１が突起片２３ｘに当接し、筐体２２にケーブル２１を固定することができる。

なお、可動部２４の第２の溝２４ａにこのような突起片２３ｘを設けてもよい。

（第４実施形態）
本実施形態では、目標角度θ₀に磁気センサ１０を固定することができる電流測定装置について説明する。

図２４は、本実施形態に係る電流測定装置２０の斜視図である。

図２４に示すように、本実施形態においては、本体部２３にケーブル２１を中心にした弧状の細長の孔２３ｂを形成し、その孔２３ｂからピン６３を導出する。

また、そのピン６３の表面には不図示のネジ山が形成されており、そのネジ山と嵌合するナット６４が設けられる。

図２５は、本実施形態に係る回転板３１の斜視図である。

図２５に示すように、前述のピン６３は、第１のギア３８を介して回転板３１に立設される。

再び図２４を参照する。

ピン６３にナット６４を締め付けると、本体部２３の表面にナット６４が押し付けられて、ピン６３が本体部２３に固定される。このように、ナット６４は本体部２３にピン６３を固定する固定部として供され、これにより回転板３１も本体部２３に固定される。

これにより、目標角度θ₀の近傍に磁気センサ１０を固定することができ、目標角度θ₀から磁気センサ１０がずれるのを防止することができる。

（第５実施形態）
本実施形態では、第４実施形態とは別の構造で本体部２３に回転板３１を固定する。

図２６は、本実施形態に係る回転板３１の周縁とその近傍の断面図である。

図２６に示すように、本実施形態においては、ガイド３５と対向する制動部６７を設ける。

制動部６７は、回転板３１の法線方向nに沿って可動であり、回転板３１の周縁をガイド３５に押し付ける。これにより回転板３１の動きが制動されて本体部２３に回転板３１を固定することができ、目標角度θ₀から磁気センサ１０がずれるのを防止することができる。

（第６実施形態）
本実施形態では、第４実施形態や第５実施形態とは別の構造で本体部２３に回転板３１を固定する。

図２７は、本実施形態に係る回転板３１の周縁とその近傍の断面図である。

図２７に示すように、本実施形態においては、本体部２３の内面に、回転板３１の一方の主面３１ｘに対向するゴムシート等の弾性体７１を固定する。

そして、回転板３１の他方の主面３１ｙ側には制動部７２が設けられる。制動部７２は、回転板３１の他方の主面３１ｙを押圧することにより、回転板３１の一方の主面３１ｘを弾性体７１に押し付ける。これにより回転板３１の動きが制動されて本体部２３に回転板３１を固定することができ、目標角度θ₀から磁気センサ１０がずれるのを防止することができる。

（第７実施形態）
第１実施形態では、図１６に示したように、筐体２２の一部である本体部２３に測定ユニット４５と電池４６を内蔵した。

これに対し、本実施形態では筐体２２の外部に測定ユニット４５と電池４６とを設ける。

図２８は、本実施形態に係る電流測定装置７０の斜視図である。なお、図２８において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

この電流測定装置７０は、筐体２２と、測定ユニット７１と、これらを接続する接続ケーブル７２とを有する。

測定ユニット７１には、図１６に示した測定ユニット４５と電池４６とが内蔵されている。更に、測定ユニット７１の表面には、第１実施形態で説明した通知部５２（図１９参照）が設けられている。

そして、電池４６の電力が接続ケーブル７２を介して筐体２２に供給され、筐体２２内の磁気センサ１０（図９参照）の出力信号が接続ケーブル７２を介して測定ユニット４５に送信される。

これによれば、測定ユニット７１を部屋の床に置きながら、部屋内の様々なケーブル２１を筐体２２で挟んで電流の測定を行うことができる。更に、部屋内に測定ユニット７１を据え付けておくことで、同一のケーブル２１に対して長期間にわたる測定を安定して行うことができる。

しかも、測定ユニット７１内の演算部４５に電流値を比較する機能を持たせることで、測定時刻や測定場所を異にした電流値同士を比較でき、時刻や場所によって電流値がどのように変化するのかについての知見を作業者が得ることができる。

（変形例）
以下に、第１実施形態の図１３に示した回転板３１の変形例について説明する。

・第１変形例
図２９は、第１変形例に係る回転板３１の斜視図である。

本変形例では、図１３の場合と比較して回転板３１の上下を逆にして、第１のギア３８を介して回転板３１に磁気センサ１０を固定する。

・第２変形例
図３０は、第２変形例に係る回転板３１の斜視図である。

本変形例では、半ドーナツ状の中空容器６６を介して回転板３１と第１のギア３８とを接続する。

図３１は、中空容器６６から回転板３１を外した場合の斜視図である。

図３１に示すように、中空容器６６内には前述の回路基板３２と磁気センサ１０とが収容される。

・第３変形例
図３２は、第３変形例に係る回転板３１の斜視図である。

本変形例では、第２のギア４１と噛合するギア歯を回転板３１の外周に形成する。これにより第１のギア３８が不要となり、部品点数の低減と組み立て作業の簡略化とを実現できる。

以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１）
ケーブルを囲う筐体と、
前記ケーブルの周囲に沿って前記筐体内を移動可能であり、かつ、前記ケーブルを流れる電流の電流値に応じた出力信号を出力する磁気センサと、
を有することを特徴とする電流測定装置。

（付記２） 前記筐体は、
本体部と、
前記本体部に開閉自在に連結された可動部とを有し、
前記可動部を閉じたときに、前記本体部と前記可動部との間に前記ケーブルが挟まれることを特徴とする付記１に記載の電流測定装置。

（付記３） 前記本体部に第１の溝が形成され、かつ、前記可動部に第２の溝が形成されて、前記可動部を閉じたときに、前記第１の溝と前記第２の溝とが前記ケーブルを挟む貫通孔を形成することを特徴とする付記２に記載の電流測定装置。

（付記４） 前記第１の溝と前記第２の溝の少なくとも一方に、前記ケーブルと当接する突起片が設けられたことを特徴とする付記３に記載の電流測定装置。

（付記５） 前記貫通孔と前記ケーブルとの隙間を埋めるスペーサを更に有することを特徴とする付記３に記載の電流測定装置。

（付記６） 前記スペーサは、前記貫通孔に嵌る外周面と、前記ケーブルの外面に密着する内周面とを有する概略半円筒状であることを特徴とする付記５に記載の電流測定装置。

（付記７） 前記スペーサは弾性体であることを特徴とする付記５に記載の電流測定装置。

（付記８） 前記可動部を閉じたときに、前記本体部と前記可動部の各々の内側同士が連通し、前記磁気センサが前記ケーブルの周囲に沿って前記本体部と前記開閉部の各々に出入り可能とされたことを特徴とする付記２乃至付記７のいずれかに記載の電流測定装置。

（付記９） 前記筐体内において前記ケーブルを中心にして回転可能であって、前記磁気センサが固定された回転板と、
前記回転板を回転駆動させる駆動部とを更に有することを特徴とする付記１乃至付記８のいずれかに記載の電流測定装置。

（付記１０） 前記筐体の内面に、前記回転板の周縁と嵌合するガイドが設けられたことを特徴とする付記９に記載の電流測定装置。

（付記１１） 前記回転板の前記周縁を前記ガイドに押し付けて、前記回転板の動きを制動する制動部を更に有することを特徴とする付記１０に記載の電流測定装置。

（付記１２） 前記筐体の内面に設けられ、前記回転板の一方の主面に対向する弾性体と、
前記回転板の他方の主面を押圧することにより前記一方の主面を前記弾性体に押し付けて、前記回転板の動きを制動する制動部を更に有することを特徴とする付記９に記載の電流測定装置。

（付記１３） 前記回転板に立設されたピンを更に有し、
前記筐体に、前記ケーブルを中心にした弧状であって前記ピンが導出する孔が形成され、
前記ピンの先端部に、前記ピンを前記本体部に固定する固定部が設けられたことを特徴とする付記９乃至付記１２のいずれかに記載の電流測定装置。

（付記１４） 前記出力信号に基づいて前記電流値を算出する演算部を更に有し、
前記演算部は、前記ケーブルの周囲に沿って前記磁気センサを移動させたときの前記電流値の最大値を、前記ケーブルを流れる前記電流の前記電流値と特定することを特徴とする付記１乃至付記１３のいずれかに記載の電流測定装置。

（付記１５） 前記演算部は、前記ケーブルの周囲に沿って前記磁気センサを移動させながら前記電流値を測定する場合に、前記電流値が増加から減少に転じたか否かを判断し、
前記電流値が増加から減少に転じたときに、その旨を外部に通知する通知部を更に有することを特徴とする付記１４に記載の電流測定装置。

（付記１６） ケーブルを流れる電流の電流値に応じた出力信号を出力する磁気センサを前記ケーブルの周囲に沿って移動させながら、前記磁気センサで前記電流値を測定する処理と、
前記ケーブルの周囲での前記電流値の最大値を前記電流値と特定する処理と、
を有することを特徴とする電流測定方法。

（付記１７） 筐体に前記ケーブルを固定する処理を更に有し、
前記磁気センサで前記電流値を測定する処理は、前記筐体内で前記磁気センサを移動させることにより行われることを特徴とする付記１６に記載の電流測定方法。

（付記１８） 前記筐体に前記ケーブルを固定する処理は、前記筐体の本体部と可動部とで前記ケーブルを挟むことにより行われることを特徴とする付記１７に記載の電流測定方法。

（付記１９） 前記ケーブルの周囲に沿って前記磁気センサを移動させたことで前記電流値が増加から減少に転じたときに、その旨を外部に通知する処理を更に有することを特徴とする付記１６乃至付記１８のいずれかに記載の電流測定方法。

１…クランプ式電流測定装置、２…コア、３…コイル、４…差動増幅器、５…RMSコンバータ、６、２１…ケーブル、６ａ、６ｂ、２１ａ、２１ｂ…電線、１０…磁気センサ、１０ａ、１０ｂ…第１及び第２の端子、１０ｘ…表面、２０、７０…電流測定装置、２２…貫通孔、２３…本体部、２３ａ…第１の溝、２３ｂ…孔、２３ｘ…突起片、２４…可動部、２４ａ…第２の溝、２５…貫通孔、２６…突起、２７…ラッチ片、２７ａ…開口、３１…回転板、３１ａ…肉厚部、３２…回路基板、３４…円筒面、３５…ガイド、３８…第１のギア、３９…駆動部、４１…第２のギア、４２…軸、４２ａ…先端部、４５…測定ユニット、４６…電池、４７…ADコンバータ、４８…演算部、４９…記憶部、５０…出力ポート、５１…外部機器、５２…通知部、５４…スペーサ、５４ａ…切り込み、５４ｘ…後端、５４ｙ…先端、５４ｚ…外周面、５４ｄ…内周面、６３…ピン、６４…ナット、６６…中空容器、６７…制動部、７１…弾性体、７２…制動部、７１…測定ユニット。

Claims (10)

1. ケーブルを囲う筐体と、
   前記ケーブルの周囲に沿って前記筐体内を移動可能であり、かつ、前記ケーブルを流れる電流の電流値に応じた出力信号を出力する磁気センサと、
   を有することを特徴とする電流測定装置。
2. 前記筐体は、
   本体部と、
   前記本体部に開閉自在に連結された可動部とを有し、
   前記可動部を閉じたときに、前記本体部と前記可動部との間に前記ケーブルが挟まれることを特徴とする請求項１に記載の電流測定装置。
3. 前記本体部に第１の溝が形成され、かつ、前記可動部に第２の溝が形成されて、前記可動部を閉じたときに、前記第１の溝と前記第２の溝とが前記ケーブルを挟む貫通孔を形成することを特徴とする請求項２に記載の電流測定装置。
4. 前記第１の溝と前記第２の溝の少なくとも一方に、前記ケーブルと当接する突起片が設けられたことを特徴とする請求項３に記載の電流測定装置。
5. 前記貫通孔と前記ケーブルとの隙間を埋めるスペーサを更に有することを特徴とする請求項３に記載の電流測定装置。
6. 前記筐体内において前記ケーブルを中心にして回転可能であって、前記磁気センサが固定された回転板と、
   前記回転板を回転駆動させる駆動部とを更に有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電流測定装置。
7. 前記回転板に立設されたピンを更に有し、
   前記筐体に、前記ケーブルを中心にした弧状であって前記ピンが導出する孔が形成され、
   前記ピンの先端部に、前記ピンを前記本体部に固定する固定部が設けられたことを特徴とする請求項６に記載の電流測定装置。
8. 前記出力信号に基づいて前記電流値を算出する演算部を更に有し、
   前記演算部は、前記ケーブルの周囲に沿って前記磁気センサを移動させたときの前記電流値の最大値を、前記ケーブルを流れる前記電流の前記電流値と特定することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の電流測定装置。
9. 前記演算部は、前記ケーブルの周囲に沿って前記磁気センサを移動させながら前記電流値を測定する場合に、前記電流値が増加から減少に転じたか否かを判断し、
   前記電流値が増加から減少に転じたときに、その旨を外部に通知する通知部を更に有することを特徴とする請求項８に記載の電流測定装置。
10. ケーブルを流れる電流の電流値に応じた出力信号を出力する磁気センサを前記ケーブルの周囲に沿って移動させながら、前記磁気センサで前記電流値を測定する処理と、
    前記ケーブルの周囲での前記電流値の最大値を前記電流値と特定する処理と、
    を有することを特徴とする電流測定方法。