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公開番号2021139796
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210916
出願番号2020038784
出願日20200306
発明の名称電流センサ
出願人株式会社日立産機システム
代理人青稜特許業務法人
主分類G01R 15/14 20060101AFI20210820BHJP(測定;試験)
要約【課題】簡単な構成で精度の高い電流センサを提供する。
【解決手段】電流センサは、リードスイッチ310と、リードスイッチ310と直列の磁気回路を構成する磁性コア512a、512bから構成される。リードスイッチ310の断面は円形状であり、磁性材からなる磁性コア512a、512bは、コの字状で、リードスイッチ310の端部では、リードスイッチ310を囲むように湾曲部を有する。第1の磁性コアである磁性コア512aと、第2の磁性コアである磁性コア512bは、紙面上下方向からリードスイッチ310を挟み込んで固定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
リードスイッチと、
前記リードスイッチと直列の磁気回路を構成する磁性コアと、
前記磁気回路を貫通する被測定電流リードおよびバイアス電流リードを有する電流センサ。
続きを表示(約 1,000 文字)【請求項2】
請求項1に記載の電流センサにおいて、
前記磁性コアは、
第1の磁性コアと第2の磁性コアを有し、
前記第1の磁性コアと前記第2の磁性コアにより前記リードスイッチを挟みこんで固定した電流センサ。
【請求項3】
請求項2に記載の電流センサにおいて、
前記磁性コアは、
コの字形であり、前記リードスイッチの端部では湾曲部を有する電流センサ。
【請求項4】
請求項1に記載の電流センサにおいて、
前記磁性コアは、
直方体の形状であり、
スリットと、前記スリットを貫通する穴を有する電流センサ。
【請求項5】
請求項4に記載の電流センサにおいて、
前記穴の一方は、袋状に構成される電流センサ。
【請求項6】
請求項4に記載の電流センサにおいて、
前記穴の一方には、ねじ部が配置され、
前記ねじ部に締結可能なボルトを有する電流センサ。
【請求項7】
請求項1に記載の電流センサにおいて、
前記リードスイッチは、
前記被測定電流リードに流れる被測定電流と前記バイアス電流リードに流れるバイアス電流によって発生する合成磁束と、動作磁束とに基づいて動作する直流電流センサ。
【請求項8】
電源コンデンサの充電電流を検出する、請求項1に記載の電流センサである第1電流センサおよび第2電流センサと、
前記電源コンデンサに充電が開始され、前記第1電流センサが第1電流値を検出するまでに要した第1時間を蓄積し、前記電源コンデンサに充電が開始され、前記第2電流センサが第2電流値を検出するまでに要した第2時間を蓄積し、前記第1時間と前記第2時間の差から前記電源コンデンサの静電容量を算出する蓄積・比較部とを有する静電容量測定装置。
【請求項9】
請求項8に記載の静電容量測定装置は、
前記電源コンデンサを充電する電源と、
前記電源と前記電源コンデンサとの接続をオンオフする充電スイッチと、
前記第1電流センサと前記第2電流センサと、を有する充電回路において、静電容量を測定する静電容量測定装置。
【請求項10】
請求項8に記載の静電容量測定装置において、
前記第1電流センサおよび前記第2電流センサは、異なる感度の常時開接点の前記リードスイッチを有する静電容量測定装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電流センサに関する。
続きを表示(約 3,900 文字)【背景技術】
【0002】
直流電流を非接触で測定するために、ホールICを用いる場合がある。また、開閉装置には真空遮断器が備えられており、真空遮断器は電磁操作機構によって動作するものがある。電磁操作機構の電源として、電源コンデンサが用いられる場合がある。
【0003】
従来、電源コンデンサの静電容量を診断するにあたっては、電源コンデンサから充放電リード線を取り外して静電容量を静電容量計で測定していたため、機器の停止が必要であった。
【0004】
これを解決する技術として、例えば特許文献1がある。特許文献1では、永久磁石でリードスイッチをバイアスし、被測定電流が流れるブスバーの電流で、該永久磁石の磁束をキャンセルしてリードスイッチが開く構成とし、リードスイッチが開くタイミングでホールICの出力を補正することで、電流を精度よく測定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2013−148473
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1に記載の技術においては、電流を精度よく測定できるが、ホールICが必要になり構成が複雑になるという課題があった。
【0007】
本発明の目的は、簡単な構成で精度の高い電流センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の好ましい一例としては、リードスイッチと、前記リードスイッチと直列の磁気回路を構成する磁性コアと、前記磁気回路を貫通する被測定電流リードおよびバイアス電流リードを有する電流センサである。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、簡単な構成で精度の高い電流センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
実施例1における電流センサの斜視図である。
実施例2における電流センサの斜視図である。
実施例2における電流センサの平断面図である。
実施例3における電流センサの平断面図である。
実施例4における電流センサの平断面図である。
実施例5における真空遮断器を備えた開閉装置の構成図である。
実施例5における真空遮断器の詳細構成を示す図である。
実施例5における真空遮断器の構成図を示す。
実施例5における充放電回路を示す図である。
実施例5における蓄積・比較部のブロック図である。
実施例5における電源コンデンサの充電時における電圧と電流の時間特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明を実施する上で好適となる実施例について図面を用いて説明する。尚、下記はあくまでも実施の例に過ぎず、発明の内容が下記具体的態様に限定されるものではない。本発明は、下記態様を含めて種々の態様に変形することが可能である。
【実施例】
【0012】
図1を用いて実施例1について説明する。図1は、実施例1における電流センサの構成を示す斜視図である。
【0013】
実施例1の電流センサは、リードスイッチ310と、リードスイッチ310と直列の磁気回路を構成する磁性コア512a、512bから構成されている。リードスイッチ310の断面は円形状である。磁性材からなる磁性コア512a、512bは、コの字状であり、リードスイッチ310の端部では、リードスイッチ310を囲むように湾曲部を有する。第1の磁性コアである磁性コア512aと、第2の磁性コアである磁性コア512bは、紙面上下方向からリードスイッチ310を挟み込んで固定している。
【0014】
図1では、紙面の上下方向から第1の磁性コア512aと第2の磁性コア512bによりリードスイッチ310は挟みこんで固定された構成をしているが、被測定電流リード線515を横方向に配置した場合には、紙面の左右方向から第1の磁性コアと第2の磁性コアによりリードスイッチ310は挟みこむようにしてもよい。
【0015】
リードスイッチ310とコの字状の磁性コア512a、512bで構成した磁気回路を貫通するように被測定電流リード線515と、バイアス電流リード線517が配置されている。バイアス電流リード線517には、直流電源500からバイアス電流518が供給される。
【0016】
リードスイッチ310の外郭はガラス管で形成されており、ガラス管の内部には、2本の強磁性体リードが配置されている。リードスイッチ310が常時開接点の場合には、2本の強磁性体リードはある接点間隔を持って相対している。常時開接点のリードスイッチ310に外部から磁界を加えるとリードが磁化され、相対した自由端が互いに吸引し合って接触し、回路を閉ざすことができ、磁界を消去すればリードの弾性により回路を開くことができる。
【0017】
被測定電流リード線515に被測定電流516が通電すると、被測定電流516とバイアス電流518によって発生する合成磁束519が発生し、合成磁束519がリードスイッチ310の動作磁束を上回れば、リードスイッチ310は動作する。動作磁束はリードスイッチ310の特性として定めてある磁束の値であり、本実施例の場合は、リードスイッチが閉(オン)になる磁束である。
【0018】
なお、コの字状磁性コア512a、512bは、紙面の上下方向に適切な間隔を保ちながら、かつ、可撓性を備えた状態で、紙面の右手前の辺を板材によって接続すれば、リードスイッチ310を紙面の左奥よりスナップフィットにより装着することができる。
【0019】
実施例1によれば、非接触で電流を測定することができる。バイアス電流518により磁束をバイアスすることで、被測定電流リード線515に流れる微小な電流変化を検出することができる。
【0020】
また、被測定電流リード線515に被測定電流516を流さなくてもリードスイッチ310の動作磁束を上回るまでバイアス電流リード線517にバイアス電流を通電することにより、電流センサが正常に動作するかを検証できる。そのため、本実施例においては、被測定電流516を流すのが困難な場合においても電流センサの健全性を容易に検証できる。
【0021】
変流器(CT(Current Transformer))は非接触で交流電流は検出できるが、直流電流は検出できない。本実施例によれば、非接触で直流電流を測定することができる。また、本実施例によれば、直流電流のみならず、非接触で交流電流を測定することができる。
【実施例】
【0022】
実施例2について図2と図3を用いて説明する。図2において、磁性コア512は紙面下半分のみを表示している。図3は平断面図を示す。本実施例の磁性コア512は、直方体の形状の磁性材であり、スリット30と、スリット30を貫通しリードスイッチ310を挿入する穴31を有する。そのため実施例1に比べて簡単に磁性コア512を製作することができる。
【0023】
被測定電流リード線515とバイアス電流リード線517を磁性コア512のスリット30に挿入してから、リードスイッチ310を取り付けることにより、電流センサを後付けすることができる。
【0024】
実施例2では、実施例1に比べて、さらに簡単な構成で精度が高い電流センサを提供することができる。
【実施例】
【0025】
実施例3について図4を用いて説明する。図4は、図3と同じ平断面を示す。実施例2と共通する事項は説明を省略する。図4では、リードスイッチ310を挿入する穴31の一方を袋状Fにしている。リードスイッチ310を袋状Fの穴31の底部まで挿入することで、磁性コア512とリードスイッチ310の相対位置を簡単に決めることができる。
【0026】
実施例3によれば、実施例1および実施例2と同様な効果を有するとともに、磁性コア512とリードスイッチ310の相対位置を簡単に決めることができる。
【実施例】
【0027】
実施例4について図5を用いて説明する。図5は、図3と同じ平断面を示す。実施例2もしくは実施例3と共通する事項は説明を省略する。図5では、リードスイッチ310を挿入する穴31の一方にねじ531を設け、ボルト530を締結する。リードスイッチ310を紙面右方向から穴31に挿入してから、ボルト530を回動させることにより、磁性コア512とリードスイッチ310の相対位置を調整することができる。
【0028】
実施例3によれば、実施例1および実施例2と同様な効果を有するとともに、磁性コア512とリードスイッチ310の相対位置を調整することができる。
【実施例】
【0029】
実施例5について図6から図11を用いて説明する。
【0030】
図6は、実施例5における真空遮断器156を備えた開閉装置の縦断面図である。
(【0031】以降は省略されています)

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