JP2004219294A

JP2004219294A - 電流センサとその製作方法

Info

Publication number: JP2004219294A
Application number: JP2003007882A
Authority: JP
Inventors: Masayasu Furuya; 正保降矢
Original assignee: Fuji Electric Device Technology Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2003-01-16
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】磁界計測電流センサの製作が容易にできるようにする。
【解決手段】閉鎖ループの一部を切り欠いた形状の絶縁円環導体１１にトロイダルコイル２を巻き付け、これら両導体の一端同士を接続し、且つ両導体の他端を検出端子とする。
または、閉鎖ループの一部を切り欠いた形状の円環導体１に絶縁トロイダルコイル２２を巻き付け、これら両導体の一端同士を接続し、且つ両導体の他端を検出端子とする。
または、直線状の中心導体３１にコイル３２を巻き付けるが、このとき両導体の少なくともいずれか一方の表面に絶縁皮膜を形成させる。両導体の一端同士を接続し、且つ両導体の他端を検出端子とした後に、中心導体３１を、その一部が切り欠かれた形状の閉鎖ループに成形する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電流により生じる磁界を計測することで電流を計測する電流センサとその製作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は電流により生じる磁界の計測から電流を計測する磁界計測電流センサの原理の概略を示した回路構成図である。この図４において、円環の一部が切り欠かかれている形状の絶縁物でなる絶縁体コア３に、第２導体としてのトロイダルコイル２を巻き付けるのであるが、この絶縁体コア３の中心部には、その長さ方向に第１導体としての円環導体１が埋め込まれているから、当該円環導体１も一部が切り欠かかれた形状の円環になっている。
この円環導体１の一端とトロイダルコイル２の一端とは電気的に接続する。また当該円環導体１の他端とトロイダルコイル２の他端は検出端子４となる。この検出端子４から取り出される信号を信号処理回路５で処理することにより出力信号が得られる。このような構造の電流センサで、トロイダルコイル２の中央部分を電流回路６が貫通していて、この電流回路６に計測すべき電流を流すと、この計測すべき電流の周囲に発生した磁界を、トロイダルコイル２で周回積分するならば、アンペアの周回積分の法則により電流値を求めることができる（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
トロイダルコイルの外側の電流による磁界や外部磁界に対して、トロイダルコイル２自身が１ターンとして作用することにより、測定誤差を生じる。そこでこの誤差を相殺するために、トロイダルコイル２とは逆方向に１ターンの導体を、当該トロイダルコイル２に直列に設ける。これが円環導体１である。この円環導体１は、その周囲に巻き回しているトロイダルコイル２の巻き回し径の中心に位置することが望ましく、中心からのずれは誤差の要因となる。
前述した構造の電流センサは、電流回路６とは電気的に非接触の状態で電流を計測できるし、円環の切り欠き部を利用することにより、電流回路６を開放せずに当該電流センサを取り付けることができるから、取り扱いや計測が容易に行える利点がある。
【０００４】
【非特許文献１】
レイ，ヒューソン（ＲａｙＷ．Ｆ．＆ＨｅｗｓｏｎＣ．Ｒ．）「ロゴウスキ・コイル式高性能電流変換器（ＨｉｇｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＲｏｇｏｗｓｋｉＣｕｒｒｅｎｔＴｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ）」ＣｏｎｆＲｅｃＩＥＥＥＩｎｄＡｐｐｌＣｏｎｆ（ＵＳＡ）２０００Ｖｏｌ．５ｐ．３０８３−３０９０
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図５は図４に図示の従来の電流センサの構造を部分的に拡大して示した部分拡大構造図である。この図５において、円環の一部分が切り欠かれた形状をしている絶縁体コア３は、その断面を円形にしているが、円形以外の形状であっても良い。この円形の中心に円環導体１を位置させる。そのために、絶縁体コア３には円環導体１を挿入するためのスリット３Ｓが加工されている。または、この絶縁体コア３に円環導体１を収納するために、スリット３Ｓの代わりに中空の絶縁体を円環状にすることもある。しかしながらいずれの場合も、特定形状の絶縁体コア３を作成するには大きな手間と時間が必要である。特に微小電流を検出する場合は、当該電流センサのサイズも極めて小形にしなければならないことが多いから、中空の，またはスリット付きの絶縁体コア３を良好な精度で製作するのは困難であり、価格も上昇してしまう欠点がある。
【０００６】
そこでこの発明の目的は、磁界計測電流センサの製作が容易にできるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、この発明の電流センサとその製作方法は、
閉鎖ループ状の一部を切り欠いた形状の非磁性導体でなる第１導体に、非磁性導体でなる第２導体を前記第１導体と絶縁して巻き付け、この第１導体の一端と前記第２導体の一端とを接続し、第１導体の他端と第２導体の他端を検出端子とする。
前記第１導体とこれに巻き付ける第２導体との間の絶縁は、前記第１導体の表面に絶縁皮膜を形成することで達成させる。または前記第２導体の表面に絶縁皮膜を形成することで達成させる。
【０００８】
直線状の非磁性導体でなる第１導体に、非磁性導体でなる第２導体を前記第１導体とは絶縁して巻き付け、前記第１導体の一端と第２導体の一端とを接続し、前記第１導体の他端と第２導体の他端を検出端子とした後に、前記第１導体をその一部が切り欠かれた形状の閉鎖ループ状に成形する。
前記第１導体とこれに巻き付ける第２導体との絶縁は、前記第１導体または第２導体の少なくともいずれか一方の表面に絶縁皮膜を形成することで達成させる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施例を表した構造図である。この図１において、環状の一部分が切り欠かれた形状の第１導体としての絶縁円環導体１１は、非磁性導体（たとえば銅）の表面に絶縁塗料を塗布・焼き付けして絶縁皮膜を形成した線材であって、一般にエナメル線と称されている線材である。非磁性導体製の線材である第２導体としてのトロイダルコイル２をこの絶縁円環導体１１に巻き付ければ、絶縁円環導体１１とトロイダルコイル２とは絶縁されるし、絶縁円環導体１１をトロイダルコイル２の巻き回し径の中心に位置させることができる。これら絶縁円環導体１１の一端とトロイダルコイル２の一端とを接続し、且つ絶縁円環導体１１の他端とトロイダルコイル２の他端とを検出端子４にすることで、電流センサを形成させることができる。
【００１０】
図２は本発明の第２実施例を表した構造図である。この図２において、環状の一部分が切り欠かれた形状の第１導体としての円環導体１は、非磁性導体製の線材である。一方、非磁性導体製の線材の表面に絶縁塗料を塗布・焼き付けして絶縁皮膜を形成することで、一般にエナメル線と称されている線材を使用した第２導体としての絶縁トロイダルコイル２２を円環導体１に巻き付ければ、円環導体１と絶縁トロイダルコイル２２とは絶縁されるし、円環導体１を絶縁トロイダルコイル２２の巻き回し径の中心に位置させることができる。なお、絶縁トロイダルコイル２２を使用すれば、これの巻き回数が多くて密着巻きとする場合のターン間絶縁を省略できる。
【００１１】
円環導体１の一端と絶縁トロイダルコイル２２の一端とを接続し、且つ円環導体１の他端と絶縁トロイダルコイル２２の他端とを検出端子４にすることで、電流センサを形成させることができる。
図３は本発明の第３実施例を表した構造図である。この図３において、直線状の第１導体としての中心導体３１は、非磁性導体製の線材である。一方、非磁性導体製の線材である第２導体としてのコイル３２を中心導体３１に巻き付けるのであるが、このとき中心導体３１またはコイル３２のいずれか一方の線材の表面に絶縁塗料を塗布・焼き付けして絶縁皮膜を形成させれば、中心導体３１とコイル３２とは絶縁されるし、中心導体３１をコイル３２の巻き回し径の中心に位置させることができる。なお、コイル３２の表面に絶縁皮膜を形成させれば、当該コイル３２を密着巻きとする場合のターン間絶縁を省略できる。
【００１２】
中心導体３１の一端とコイル３２の一端とを接続し、且つ中心導体３１の他端とコイル３２の他端とを検出端子４にすることで、電流センサが形成される。この状態で中心導体３１の一方の端と他方の端とを接触させずに環状に成形すれば、電流センサが得られる。
なお、本願における閉鎖ループ状とは、環状や多角形状（例えば六角形状や四角形状）など、各種の形状を含んでいる。
【００１３】
【発明の効果】
従来の磁界計測電流センサは、絶縁体を円環状に加工し、中空にするかスリットを加工することで絶縁体の中心部に導体を収納し、円環状絶縁体にトロイダルコイルを巻き付けていたので、微小電流を測定する際の小形の電流センサは製作に手間がかかる不具合があるし、測定誤差が発生しないようにトロイダルコイルの巻き回し径の中心部に第１導体を位置させるのが困難であるなどの不都合があった。これに対して本発明は、閉鎖ループ状の第１導体とトロイダルコイルのいずれか一方の導体には、その表面に絶縁皮膜を塗布・焼き付けをした所謂エナメル線を使用することで、絶縁が容易になるし、トロイダルコイルの巻き付け径の中心部に第１導体を位置させることが容易に行える。更に中心になる直線状導体にコイルを巻き付けてから、この直線状導体を閉鎖ループ状に加工することで、磁界計測電流センサの製作をより一層容易にできる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を表した構造図
【図２】本発明の第２実施例を表した構造図
【図３】本発明の第３実施例を表した構造図
【図４】電流により生じる磁界の計測から電流を計測する磁界計測電流センサの原理の概略を示した回路構成図
【図５】図４に図示の従来の電流センサの構造を部分的に拡大して示した部分拡大構造図
【符号の説明】
１第１導体としての円環導体
２第２導体としてのトロイダルコイル
３絶縁体コア
３Ｓスリット
４検出端子
５信号処理回路
６電流回路
１１第１導体としての絶縁円環導体
２２第２導体としての絶縁トロイダルコイル
３１第１導体としての中心導体
３２第２導体としてのコイル

Claims

閉鎖ループ状の一部を切り欠いた形状の非磁性導体でなる第１導体に、非磁性導体でなる第２導体を前記第１導体とは絶縁して巻き付け、
前記第１導体の一端と第２導体の一端とを接続し、前記第１導体の他端と第２導体の他端を検出端子とすることを特徴とする電流センサ。
請求項１に記載の電流センサにおいて、
前記第１導体とこれに巻き付ける第２導体との絶縁は、表面に絶縁皮膜を形成している第１導体によることを特徴とする電流センサ。
請求項１に記載の電流センサにおいて、
前記第１導体とこれに巻き付ける第２導体との絶縁は、表面に絶縁皮膜を形成している第２導体によることを特徴とする電流センサ。
直線状の非磁性導体でなる第１導体に、非磁性導体でなる第２導体を前記第１導体とは絶縁して巻き付ける段階と、
前記第１導体の一端と第２導体の一端とを接続し、前記第１導体の他端と第２導体の他端を検出端子とする段階と、
前記第１導体を、一部が切り欠かれた形状の閉鎖ループ状に成形する段階と、
でなることを特徴とする電流センサの製作方法。
請求項４に記載の電流センサの製作方法において、
前記第１導体とこれに巻き付ける第２導体との絶縁は、前記第１導体または第２導体の少なくともいずれか一方の表面に絶縁皮膜が形成された非磁性導体を使用することを特徴とする電流センサの製作方法。