(57)【要約】【課題】外部磁界の影響を受けにくいループコアと電流センサを提供する。【解決手段】無端状に成形された板状のコア材によって上下一対の脚部２１，２２と左右一対のヨーク部３１，３２を形成する。左右のヨーク部の中央を対向するヨーク側に向かって脚部と平行にＵ字形に突出させ、これらＵ字形の先端の間に所定のギャップ４を形成することにより、中間脚部５を形成する。中間脚部と上下の脚部、及び左右のヨーク部によって、測定対象の電線を挿通する第１の環状部６と、磁気プローブを収容する第２の環状部７を形成する。無端状のループコアは、左右のヨーク部に形成された分割線Ｃで分割された複数の分割コア１ａ，１ｂから構成する。各分割コアにおける脚部２１，２２を、左右のヨーク部と一対に形成された接合部のない板状の部材から構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状に成形された板状のコア材によって上下一対の脚部と左右一対のヨーク部が形成され、
左右のヨーク部の中央を対向するヨーク側に向かって前記脚部と平行にそれぞれＵ字形に突出させ、これらＵ字形の先端の間に所定のギャップを形成することにより、上下の脚部の間に中間脚部が形成され、
この中間脚部と上下の脚部、及び左右のヨーク部によって、測定対象の電線を挿通する第１の環状部と、この電線に流れる電流により誘導される磁界を検出するための磁気プローブを収容する第２の環状部が形成された電流センサ用ループコアであって、
前記電流センサ用ループコアが、左右のヨーク部に形成された分割線において、前記脚部と平行な方向に分割された複数の分割コアを接合して構成され、
少なくとも一方の分割コアの脚部は、左右のヨーク部と一対に形成された接合部のない板状の部材から構成されていることを特徴とする電流センサ用ループコア。
【請求項２】
上下双方の分割コアの脚部は、左右のヨーク部と一対に形成された接合部のない板状の部材から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ用ループコア。
【請求項３】
プローブを装着する前記第２の環状部を形成する上方の脚部にギャップが存在することを特徴とする請求項１に記載の電流センサ用ループコア。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電流センサ用ループコアと、
前記第２の環状部によって囲われるスペースに配置される磁気プローブと、
前記電流センサ用ループコアの脚部にボビンを介して巻回されたコイルと、
を有することを特徴とする電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ループコア及びそのループコアを使用した電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
測定対象の電線に流れる電流を測定するための電流センサが従来から知られている。この種の電流センサは、測定対象の電線を挿入するループコアと、ループコアの脚部に巻回されたコイル、及びこの電線に流れる電流により誘導される磁界を検出するためのホール素子またはフラックスゲートセンサにおける磁気プローブから構成される。
【０００３】
この電流センサに使用されるループコアとしては各種のものが提案されている。その１つに、例えば特許文献１に記載されている様な２つの環状部を有するものがある。
【０００４】
この従来技術のループコアの構成を図７に示す。このループコアでは、無端状に成形された板状のコア材１によって上下一対の脚部２１，２２と左右一対のヨーク部３１，３２が形成されている。左右のヨーク部３１，３２の中央を対向するヨーク側に向かって前記脚部２１，２２と平行にＵ字形に突出させ、これらＵ字形の先端の間に所定のギャップ４を形成することにより、上下の脚部の間に中間脚部５が形成されている。
【０００５】
この中間脚部５と上下の脚部２１，２２、及び左右のヨーク部３１，３２によって、測定対象の電線を挿通する第１の環状部６と、この電線に流れる電流により誘導される磁界を検出するための磁気プローブＰを収容する第２の環状部７が形成されている。
【０００６】
図８は、図７のようなループコアを使用した電流センサの斜視図である。図８に示すように、ループコアの下方の脚部２２の周囲には、ボビン８を介して第１の巻線９が巻回されている。上方の脚部２１、第２の環状部内のプローブＰ及び中間脚部５の周囲には、ボビン１０を介して第２の巻線１１が巻回されている。
【０００７】
このような第１と第２の環状部６，７を有するループコアでは、第１の環状部内に挿入された電線に流れる電流によってループコア内に磁界が発生する。この発生した磁界により発生する磁束を、第２の環状部内に配置したプローブＰによって検出することにより、電線に流れる電流の大きさを測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４７３３２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、この種のループコアで主に使用されるフラックスゲートセンサは、電流の検出精度に優れている特徴がある。しかし、そのことは、測定時における外乱の影響、特に、外部磁界の磁束がプローブＰに侵入することによる影響が無視できない。
【００１０】
このような外部磁界の影響を排除するためには、種々の方法が考えられるが、その１つにループコアの脚部に接合部をなくすことで、外部磁界の磁束が脚部を通過しやすくし、プローブ側を経由する割合を抑制する方法がある。しかし、通常、ループコアは、その中心部で２分割された複数の分割コアを組み合わせて作製されることから、脚部に接合部をなくすことは難しい。
【００１１】
特に、この種のループコアは、ギャップを有する中間脚部５を有することから、特許文献１に示すように上下の脚部２１，２２の部分で分割コア同士を接合することが多い。その結果、図９に示すように、上下の脚部に設けられた接合部２１ｇの磁気抵抗が大きくなる事により外部磁界の磁束がプローブＰを経由する割合が増加し、測定誤差の原因となる。
【００１２】
本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものである。すなわち、本発明は、脚部に設けられた分割コアの接合部に改良を施すことにより、ギャップ部の磁気抵抗に比べ、接合部の磁気抵抗を小さくし、外部磁界の磁束がプローブ側を経由する割合を低減したループコイルと、このループコイルの使用により検出精度の向上を可能とした電流センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のループコイルは、次のような特徴を有する。
（１）無端状に成形された板状のコア材によって上下一対の脚部と左右一対のヨーク部が形成されている。
（２）左右のヨーク部の中央を対向するヨーク側に向かって前記脚部と平行にＵ字形に突出させ、これらＵ字形の先端の間に所定のギャップを形成することにより、上下の脚部の間に中間脚部が形成されている。
（３）中間脚部と上下の脚部、及び左右のヨーク部によって、測定対象の電線を挿通する第１の環状部と、この電線に流れる電流により誘導される磁界を検出するための磁気プローブを収容する第２の環状部が形成されている。
（４）無端状のループコアが、左右のヨーク部に形成された分割線において、前記脚部と平行な方向に分割された複数の分割コアを接合して構成されている。
（５）少なくとも一方の分割コアの脚部は、左右のヨーク部と一対に形成された接合部のない板状の部材から構成されている。
【００１４】
また、前記の様なループコイルと、前記第２の環状部によって囲われるスペースに配置される磁気プローブと、前記電流センサ用ループコアの脚部にボビンを介して巻回されたコイルを有することを特徴とする電流センサも本件発明の一態様である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、次のような効果が発揮される。分割コアの脚部は、左右のヨーク部と一対に形成された接合部のない板状の部材から構成されているので、外部磁界の磁束が接合部分に大きく遮られることなく、脚部の長さ方向に通過することになる。その結果、脚部からプローブを経由する外部磁界の磁束量が低減され、電流測定に当たって外部磁界の影響を低減することが可能となり、測定精度の高い電流センサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のループコアの一実施形態を示す分解斜視図。
【図２】図１のループコアを使用した電流センサの組立方法を示す斜視図で、上方の分割コア部分を示す。
【図３】図１のループコアを使用した電流センサの組立方法を示す斜視図で、下方の分割コア部分を示す。
【図４】図１のループコアを使用した電流センサの組立方法を示す斜視図で、上下の分割コアを組み合わせる状態を示す。
【図５】図１の実施形態における外部磁界の磁束の流れを示す斜視図。
【図６】上下の分割コアの接合部の変形例を示す断面図。
【図７】従来のループコアの斜視図。
【図８】従来のループコアを使用した電流センサの斜視図。
【図９】従来のループコアにおける外部磁界の影響を説明する断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本件発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図７〜図９に示した従来技術と同一の部分については、同一の符号を付し、説明は省略する。
【００１８】
１．ループコアの構成
本実施形態のループコアは、図１の組み立て状態に示すように、無端状のループコアが、左右のヨーク部に形成された分割線Ｃにおいて、上下の脚部２１，２２と平行な方向に分割された２つの分割コア１ａ，１ｂを接合して構成されている。この場合、左右のヨーク部に形成される分割線Ｃは、ヨーク部を構成する板状のコア材の長さ方向に対して直角に形成されている。
【００１９】
図１の各部品の形状に示すように、上方の分割コア１ａは、上方の脚部２１の端部から中間脚部５の下方にかけて連続して形成された上方のヨーク部３１ａ，３２ａを備えている。下方の分割コア１ｂは、同じく下方の脚部２２の端部から連続して形成された下方のヨーク部３１ｂ，３２ｂを備えている。上方のヨーク部３１ａ，３２ａと下方のヨーク部３１ｂ，３２ｂを分割線部分で接合することにより、四角形の帯状をした左右のヨーク部が構成されている。
【００２０】
２つの分割コア１ａ，１ｂの接合部分、すなわち上方のヨーク部３１ａ，３２ａと下方のヨーク部３１ｂ，３２ｂの接合部分は、圧接、接着、溶接などの手段で接合されている。この接合の手段としては、図６（ａ）に示すように、双方のヨーク部の端部を突き合わせたり、図６（ｂ）や（ｃ）に示すように、かみ合わせや重ね合わせなどの構造を採用できる。本実施形態では、上方のヨーク部３１ａ，３２ａと下方のヨーク部３１ｂ，３２ｂの接合部分は密着しており、ギャップが存在しないが、この接合部分にギャップを設けることもできる。
【００２１】
一方、本実施形態では、分割コア１ａ，１ｂの上下の脚部２１，２２は、左右のヨーク部３１，３２と一体に形成された接合部のない板状の部材から構成されている。その結果、図５に示すように、脚部全体としてみると、外部磁界に対する磁気抵抗が減少し、プローブを経由する外部磁界の磁束量を抑制することができる。
【００２２】
２．電流センサの組立
前記のような構成を有する本実施形態のループコアを使用して、電流センサを組み立てる方法の一例を図２〜図４によって説明する。
【００２３】
図２に示すように、上方の分割コア１ａに設けられた環状部７内にプローブＰを挿入すると共に、上方の脚部２１と中間脚部５を取り囲むように、分割コア１ａにボビン１０を装着する。その状態で、ボビン１０の外周に巻線１１を巻回する。一方、図３に示すように、下方の分割コア１ｂの脚部２２の外周にボビン８を装着し、その周囲に巻線９を巻回する。なお、この作業は、いずれを先に行ってもよいし、別の箇所で同時に行ってもよい。
【００２４】
その後、図４に示すように、コイルを装着した上方の分割コア１ａと下方の分割コア１ｂを、上方のヨーク部３１ａ，３２ａと下方のヨーク部３１ｂ，３２ｂの端面を突き合わせて接合することで、ループコアにコイルとプローブを装着した電流センサを得る。
【００２５】
３．実施形態の効果
以上の通り、本実施形態では、巻線外に分割部を形成して、巻線内部に接合部を設けないものとしたので、脚部の磁気抵抗が低減することでプローブ側を経由する外部磁界の磁束量が減り、外部磁界による測定精度の低下を低減できる。
【００２６】
本実施形態では、ループコアがヨーク部に設けた分割線で分割されているので、上下の分割コアのそれぞれを分離した状態で、脚部にボビンを装着して巻線を巻回することができる。その結果、巻線の巻回時に、他の分割コアが邪魔にならず、作業性が向上する。また、分割コア１ａ，１ｂを巻線が存在しないヨーク部分で接合するため、分割コア同士の接合作業が容易である。
【００２７】
４．他の実施形態
本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく、以下のような他の実施形態も包含する。
【００２８】
（１）図示の実施形態は、分割線をヨーク部の長さ方向に対して直角な形状としたが、分割線をヨーク部の長さ方向に対して斜めに形成したり、凹凸の噛み合わせとすることもできる。
【００２９】
（２）ヨーク部に設ける接合部にギャップを設けることなく、磁気抵抗が低い構成としたが、ギャップを設けて下方の脚部を通過する地磁気がヨーク部を通って中間脚部５やプローブＰ側に回り込むことを防止することも可能である。
【００３０】
（３）図示の実施形態は、上下の脚部の双方を接合部のない構成としたが、いずれか一方の脚部のみを接合部のない構成とすることもできる。その場合、プローブに近接した上方の脚部にギャップを有する接合部を設けて、外部磁界の磁束を接合部のない下方の脚部に誘導することで、プローブＰを経由する外部磁界の磁束量を抑制できる。
【００３１】
（４）本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１…コア材
１ａ，１ｂ…分割コア
２１，２２…脚部
３１，３２，３１ａ，３２ａ，３１ｂ，３２ｂ…ヨーク部
４…ギャップ
５…中間脚部
６…第１の環状部
７…第２の環状部
８，１０…ボビン
９，１１…巻線
Ｐ…プローブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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