(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部に連結部を有する磁性板状片を前記連結部を残してボビンの一側開口部と他側開口部とから交互に挿入して積層配置してなる複数個の各磁気コアを、それぞれの隣り合う一方の磁気コアの一側開口部の側の各連結部と他方の磁気コアの他側開口部の側の各連結部とを交互に積層させて揺動自在に軸支し、かつ、縦列配置される一連のボビンに対し芯線の始端と終端とを連続させて各別に巻線を施した後に接続させた出力コードを導出させてなる多関節センサ部と、該多関節センサ部を収容して一体的に保持する軟質な絶縁チューブとを備え、該絶縁チューブの一端部と他端部とには、前記多関節センサ部の一端側に位置するボビンの一側開口部から突出する各連結部と、他端側に位置するボビンの他側開口部から突出する各連結部とを交互に積層させて突き合わせるべく、相互の接離が自在に対となって形成された掛合用キャップを付設したことを特徴とするクランプ式電流センサ。
【請求項２】
前記磁性板状片のそれぞれは、各連結部の外周部にその軸支時に同一平面にて対向して隣接する他の各磁性板状片の他端部と当接するストッパーを設け、相互間に相対的に形成される揺動角の規制を自在にして配設したことを特徴とする請求項１記載のクランプ式電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、種々のタイプの被測定導体に対し柔軟に対応させて円滑に使用できるフレキシブル性を有し、かつ、低い電流値であっても測定できるクランプ式電流センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５（イ）は従来からあるフレキシブル性を備えたクランプ式電流センサの一例についての使用時における概略外観図を、図５（ロ）は不使用時における概略外観図を、図６はその内部構造をそれぞれ示すものであり、これらの図によれば、棒状のシリコーンゴムからなる芯材３の外周面４に螺旋状に巻線５を施した上で軟質な絶縁チューブ６を被着することによりセンサ部２が形成されている。
【０００３】
また、上記センサ部２には、その一端部と他端部とに相互の嵌合を自在としたキャップ７，８が覆設されており、これらのキャップ７，８には、センサ部２の端面相互を突き合わせた際に双方を一体的に連結する掛合フック（図示せず）が付設されてクランプ式電流センサ１の全体が形成されている。なお、図中の符号９は出力ケーブルを示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来からある上記クランプ式電流センサ１によっても被測定導体の形状の如何を問わず柔軟に対応させながらクランプして電流を測定することはできる。
【０００５】
しかし、上記クランプ式電流センサ１は、大電流値の測定には向いているものの、磁気コアを備えていない構造のために小さな電流値を測定するのが困難であるという問題があった。
【０００６】
さらに、この種の構造を備えたクランプ式電流センサは、一般に比較的大型であることから、コンパクトで操作性にも優れたハンディな構造を備えたものが未だ製品化されていないという不便さもあった。
【０００７】
本発明は従来技術にみられた上記課題に鑑み、種々のタイプの被測定導体に対し柔軟に対応させて円滑に使用できるフレキシブル性を有し、かつ、低い電流値であっても測定でき、しかも、その小型化も容易なクランプ式電流センサを提供することをその目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成すべくなされたものであり、その構成上の特徴は、一端部に連結部を有する磁性板状片を前記連結部を残してボビンの一側開口部と他側開口部とから交互に挿入して積層配置してなる複数個の各磁気コアを、それぞれの隣り合う一方の磁気コアの一側開口部の側の各連結部と他方の磁気コアの他側開口部の側の各連結部とを交互に積層させて揺動自在に軸支し、かつ、縦列配置される一連のボビンに対し芯線の始端と終端とを連続させて各別に巻線を施した後に接続させた出力コードを導出させてなる多関節センサ部と、該多関節センサ部を収容して一体的に保持する軟質な絶縁チューブとを備え、該絶縁チューブの一端部と他端部とには、前記多関節センサ部の一端側に位置するボビンの一側開口部から突出する各連結部と、他端側に位置するボビンの他側開口部から突出する各連結部とを交互に積層させて突き合わせるべく、相互の接離が自在に対となって形成された掛合用キャップを付設したことにある。なお、この場合、前記磁性板状片のそれぞれは、各連結部の外周部にその軸支時に同一平面にて対向して隣接する他の各磁性板状片の他端部と当接するストッパーを設け、相互間に相対的に形成される揺動角の規制を自在にして配設するのが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一例を示すものであり、そのうち、（イ）は使用時における縦断面図を、（ロ）は不使用時における縦断面図をそれぞれ示す。
【００１０】
同図によれば、本発明に係るクランプ式電流センサ１１は、多関節センサ部１２と、該多関節センサ部１２を収容して一体的に保持する例えば厚さが２ｍｍ程度のシリコーンゴムや合成樹脂材など、適宜厚さの軟質な中空素材からなる絶縁チューブ３１とを少なくとも備えてその全体が構成されている。なお、該絶縁チューブ３１としては、例えば蛇腹構造などのように優れた伸縮性や可撓性があらかじめ付与されているものを用いることもできる。
【００１１】
多関節センサ部１２は、図２に示すようにボビン１８に複数枚の磁性板状片１４を積層配置して縦列方向に連続させた複数個の磁気コア１３と、縦列配置される一連のボビン１８に対し始端と終端とが連続する芯線２７を用いて各別に順次施された巻線２１と、該巻線２１から引き出される芯線２７の開放端部に接続させて導出された出力コード２３とを備えて形成されている。
【００１２】
このうち、磁性板状片１４は、例えばけい素鋼やパーマロイなどのように透磁率の高い素材が用いられ、その一端部１４ａには通孔１６を有する連結部１５を有し、該連結部１５を除いた他端部１４ｂへと至る部位には同一幅の板片部１８を有してその全体が形成されている。
【００１３】
この場合、磁性板状片１４における連結部１５の外周部には、その軸支時に同一平面にて対向して隣接している他の磁性板状片１４の他端部１４ｂとの間で所要の揺動性が確保し得るように該他端部１４ｂに形成されている当接端１９と当接して外側方向への揺動が規制される第１ストッパー部１７ａと、内側方向への揺動が規制される第２ストッパー部１７ｂとからなるストッパー１７を設けることにより、図１（ロ）における一点鎖線による囲繞部分を拡大して示す図４（イ），（ロ）からも明らかなように、相互間に相対的に形成される揺動角θの規制を自在としておくのが好ましい。なお、この場合には、互い違いに積層される磁性板状片１４はそのいずれもが第１ストッパー部１７ａを外側に位置させ、第２ストッパー部１７ｂを内側に位置させて配置されることになる。
【００１４】
すなわち、図４（イ）に示されるように、一方の側に位置する磁性板状片１４と、その軸支時に同一平面にて対向して隣接する他方の側の磁性板状片１４とを直線状に縦列配置させた際には、一方の側の磁性板状片１４の連結部１５に設けられている第１ストッパー部１７ａが他方の磁性板状片１４の他端部１４ｂに設けられている当接端１９の外端１９ａと当接して外側方向に揺動できないようにしておくのが好ましい。
【００１５】
また、図４（ロ）に示されるように、一方の側に位置する磁性板状片１４と、その軸支時に同一平面にて対向して隣接する他方の側の磁性板状片１４とを相対的に内側方向へと所定の揺動角θ（例えば１５０度）まで揺動させた際には、一方の側の磁性板状片１４の連結部１５に設けられている第２ストッパー部１７ｂが他方の磁性板状片１４の他端部１４ｂに設けられている当接端１９の内端１９ｂと当接してそれ以上は内側に揺動できないようにしておくのが好ましい。
【００１６】
さらに、絶縁性の合成樹脂からなるボビン２１は、略方形を呈する適宜口径の一側開口部２４と他側開口部２５とを連通させた中空部２２ａを備えてその周面に巻線２６が施される適宜長さの巻胴部２２と、該巻胴部２２の一側開口部２４と他側開口部２５とに各別に隆設されたフランジ部２３とを備えてその全体が形成されている。
【００１７】
しかも、個々の磁気コア１３は、図３（イ），（ロ）に示されるように適宜枚数の磁性板状片１４の板片部１８をボビン２１の一側開口部２４と他側開口部２５とから交互に挿入して積層配置することにより形成されている。つまり、ボビン２１の一側開口部２４の側から突出している各連結部１５と、他側開口部２５の側から突出している各連結部１５とのそれぞれは、板片部１８の板厚分の空隙ｔを介在させた状況のもとで平行な面相互が対面する配置関係となることになる。
【００１８】
このようにして形成された複数個の磁気コア１３は、それぞれの隣り合う一方の磁気コア１３の一側開口部２４の側の各連結部１５と他方の磁気コア１３の他側開口部２５の側の各連結部１５とを空隙ｔを介することにより、それぞれの通孔１６が対面合致する位置関係のもとで嵌め合わせた上で、通孔１６にリベットやビスなどからなる軸支材２０を遊挿させて軸支することにより、該軸支材２０の軸方向とは直交する面方向への揺動性が付与された状態のもとで縦列配置されることになる。
【００１９】
かくして、それぞれの隣り合う一方の磁気コア１３の一側開口部２４の側の各連結部１５と他方の磁気コア１３の他側開口部２５の側の各連結部１５とを揺動自在に軸支して各磁気コア１３を縦方向に配列させた後は、縦列配置される一連のボビン２１に対しその始端と終端とを連続させて各別に巻線２６を施した後に接続させた出力コード２８を導出することにより、多関節センサ部１２が形成されることになる。なお、この場合における巻線２６の処理は、芯線２７を整列させた一層巻きで巻き付けたり、整列状態となった二層以上の複層巻きで巻き付けるなどして行うことができる。また、隣り合う一方のボビン２１と他方のボビン２１との間に位置する芯線２７の長さは、揺動時おける断線を防止し得るように配慮した上で適宜定めることができる。
【００２０】
一方、絶縁チューブ３１の一端部３２と他端部３３とには、多関節センサ部１２の一端側に位置するボビン２１の一側開口部２４から突出する各連結部１５と、他端側に位置するボビン２１の他側開口部２５から突出する各連結部とを交互に積層させた状態で突き合わせるべく、例えば一端部３２には周面に凹陥部３６を有する一側キャップ部３５を付設し、他端部３３には凹陥部３６と掛合する掛止腕部３８を有する他側キャップ部３７がそれぞれ付設されており、これら一側キャップ部３５と他側キャップ部３７とで相互の接離が自在な掛合用キャップ３４が対となって形成されている。なお、一側キャップ部３５内には、連結部１５を押圧支持するリップ片３９を突設しておくのが望ましい。また、一側キャップ部３５と他側キャップ部３７とは、図示例のように絶縁チューブ３１に一体に形成することができるほか、絶縁チューブ３１とは別体に形成し、その組立時に接着剤を用いて相互を接合固着したり、加熱溶着するなどして付設することもできる。
【００２１】
本発明はこのようにして構成されているので、その使用時には、図示しない適宜の被測定導体を囲繞すべく略円環状に配置した後、図１（イ）に示すように絶縁チューブ３１がその一端部３２に有する一側キャップ部３５の凹陥部３６に、絶縁チューブ３１がその他端部３３に有する他側キャップ部３７の掛止腕部３８を掛合させることにより、多関節センサ部１２の一端側から突出している各連結部１５と他端側から突出している各連結部１５とを交互に積層させた状態のもとで相互に突き合わせることができる。
【００２２】
したがって、本発明に係るクランプ式電流センサ１１によれば、被測定導体の形状の如何を問わず柔軟に対応させながら容易にクランプして電流を測定することができる。しかも、該クランプ式電流センサ１１は、複数個の磁気コア１３を内蔵しているため、出力コード２８を介して大きな出力を得ることができるので、低い電流値であって検出することができる。さらに、該クランプ式電流センサ１１は、縦列配置される一連のボビン２１の巻胴部２２のそれぞれにその全周にわたり均一に巻線２６が施されているので、囲繞される被測定導体の位置の如何にかかわらず安定的に電流値を検出することができる。
【００２３】
一方、不使用時には、絶縁チューブ３１がその一端部３２に有する一側キャップ部３５と、他端部３３に有する他側キャップ部３７とで形成されている掛合用キャップ３４の掛合関係を解除することにより、図１（ロ）に示すようにその全体を略Ｕ字形を呈する姿態としたり、一本の棒状を呈する姿態とすることができるので、収納場所や保管場所に関する制約をそれだけ少なくして柔軟に対応させることができる。
【００２４】
また、磁性板状片１４における連結部１５の外周部に第１ストッパー部１７ａと第２ストッパー部１７ｂとからなるストッパー１７が、該磁性板状片１４の他端部１４ｂに外端１９ａと内端１９ｂとからなる当接端１９がそれぞれ設けられている場合には、一方の側に位置する磁性板状片１４と、その軸支時に同一平面にて対向して隣接する他方の側の磁性板状片１４とを直線状に縦列配置させた際に、一方の側の磁性板状片１４の第１ストッパー部１７ａが他方の磁性板状片１４の当接端１９の外端１９ａと当接して外側方向に揺動するのを阻止することができので、電流の測定作業を円滑に進めることができる。
【００２５】
さらに、一方の側に位置する磁性板状片１４と、その軸支時に同一平面にて対向して隣接する他方の側の磁性板状片１４とを内側方向へと揺動させた際には、一方の側の磁性板状片１４の第２ストッパー部１７ｂが他方の磁性板状片１４の当接端１９の内端１９ｂと当接して内側方向に所定の揺動角θ以上に揺動するのを阻止することができるので、使用時に形成される円環形状をより確実な均一な状態にすることができる。
【００２６】
なお、多関節センサ部１２を形成する際の巻線２６処理は、直線的に配列させたボビン２１に対して行うことができるので、自動巻線機も汎用機で足りることからそれだけ製品コストの引き下げに寄与させることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、クランプ式電流センサの全体に揺動性が付与されているので、被測定導体に対し柔軟に対応し得るのみならず、その収納場所や保管場所についても柔軟に対処することができ、作業性の向上に寄与させることができる。
【００２８】
また、本発明に係るクランプ式電流センサには、巻線を施した磁気コアを内蔵させてあるので、低い電流値であっても精度を高くして安定的に検出することができる。
【００２９】
さらに、磁性板状片における連結部の外周部にストッパーを設けてある場合には、外側方向へと揺動するのを阻止できるばかりでなく、内側方向に所定の揺動角以上に揺動することをも阻止することができるので、操作性の向上に有効に寄与させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例を示す縦断面図であり、このうちの（イ）は使用時における状態を、（ロ）は不使用時における状態をそれぞれ示す。
【図２】本発明を構成する磁気コア相互の連結状態を要部を分解して示す説明図。
【図３】本発明を構成する磁気コア単体の構成例につき、平面図を（イ）として、側面図を（ロ）としてそれぞれ示す。
【図４】本発明を構成する磁気コア相互の揺動状態につき、外側方向への揺動規制状態を（イ）として、内側方向への揺動規制状態を（ロ）としてそれぞれ示す。
【図５】従来からあるフレキシブル性を備えたクランプ式電流センサの一例につき、使用時における概略外観図を（イ）として、不使用時における概略外観図を（ロ）としてそれぞれ示す。
【図６】図５のクランプ式電流センサの内部構造を示す要部説明図。
【符号の説明】
１１  クランプ式電流センサ
１２  多関節センサ部
１３  磁気コア
１４  磁性板状片
１４ａ  一端部
１４ｂ  他端部
１５  連結部
１６  通孔
１７  ストッパー
１７ａ  第１ストッパー部
１７ｂ  第２ストッパー部
１８  板片部
１９  当接端
２０  軸支材
２１  ボビン
２２  巻胴部
２２ａ  中空部
２３  フランジ部
２４  一側開口部
２５  他側開口部
２６  巻線
２７  芯線
２８  出力コード
３１  絶縁チューブ
３２  一端部
３３  他端部
３４  掛合用キャップ
３５  一側キャップ部
３６  凹陥部
３７  他側キャップ部
３８  掛止腕部
３９  リップ片
【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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