フラックスゲート電流センサ用ループコア、及びフラックスゲート電流センサ
【課題】地磁気の影響を受けにくいフラックスゲート電流センサ用ループコアを提供すること。
【解決手段】この課題を解決するフラックスゲート電流センサ用ループコアは、略コの字形状に曲折された２つの板形状を一体に連ねた、略３の字状のコアを一対有する。一対のコアは、互いの第１外脚部同士の少なくとも一部が接触するとともに、互いの第２外脚部同士の少なくとも一部が第２外脚部の板厚方向に重ね合わせられた状態で接触しつつ、２つの略コの字形状の互いの連結部分の間に所定のギャップが保たれて、中途が括れた環状ループが形成されるように、対向配置されている。環状ループは、ギャップ部分を境に、第１外脚部側に、測定対象の電線が挿入され通されるスペースを規定する第１環部を有し、第２外脚部側に、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配置するスペースを規定する第２環部を有する。
【解決手段】この課題を解決するフラックスゲート電流センサ用ループコアは、略コの字形状に曲折された２つの板形状を一体に連ねた、略３の字状のコアを一対有する。一対のコアは、互いの第１外脚部同士の少なくとも一部が接触するとともに、互いの第２外脚部同士の少なくとも一部が第２外脚部の板厚方向に重ね合わせられた状態で接触しつつ、２つの略コの字形状の互いの連結部分の間に所定のギャップが保たれて、中途が括れた環状ループが形成されるように、対向配置されている。環状ループは、ギャップ部分を境に、第１外脚部側に、測定対象の電線が挿入され通されるスペースを規定する第１環部を有し、第２外脚部側に、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配置するスペースを規定する第２環部を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象に流れる電流を測定するためのフラックスゲート電流センサ、及びフラックスゲート電流センサ用のループコアに関する。
【背景技術】
【０００２】
測定対象に流れる電流を測定するためのセンサとして、フラックスゲート電流センサが知られており、実用に供されている。この種のフラックスゲート電流センサの具体的構成は、例えば特許文献１に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載のフラックスゲート電流センサは、フラックスゲートコア（１８）を有し、その周囲にフラックスゲートコイル（２０）が巻回された磁界センサ（８）を備えている。また、二つのコア部分（２８ａ、２８ｂ）により形成される磁気コア（４）を有している。コア部分（２８ａ、２８ｂ）の枝部部分（３２ａ、３２ｂ）は、側壁部（４６ａ、４６ｂ、４６ａ’、４６ｂ’）によって結合された内壁部（４０ａ、４０ｂ）と外壁部（４２ａ、４２ｂ）を有している。コア部分（２８ａ）の枝部部分（３２ａ）の壁部（４０ａ、４２ａ、４６ａ、４６ａ’）と、コア部分（２８ｂ）の枝部部分（３２ｂ）の壁部（４０ｂ、４２ｂ、４６ｂ、４６ｂ’）は、互いの自由端縁部（５３ａ、５３ｂ）間に所定のエアギャップ（５４）を空けつつ、空洞部（４４）を部分的に囲うように形成されている。空洞部（４４）には、磁界センサ（８）が収容され支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１１−５１０３１８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のフラックスゲート電流センサでは、磁界センサ（８）が地磁気の影響を受けることにより、測定対象の電流を精度良く検出できないことがある。特許文献１に記載のフラックスゲート電流センサにおいては、例えば地磁気の向きが枝部部分（３２ａ、３２ｂ）の長軸方向の場合、エアギャップ（５４）にて、空気よりも磁気抵抗の低い磁界センサ（８）を介して地磁気が流れる。また、例えば地磁気の向きがコア部分（２８ａ、２８ｂ）の側方枝部（３６、３４）の長軸方向の場合、地磁気は、側方枝部（３６、３４）から枝部部分（３２ａ、３２ｂ）に流れ、エアギャップ（５４）にて、空気よりも磁気抵抗の低い磁界センサ（８）を介して流れる。
【０００６】
このように、従来のフラックスゲート電流センサは、地磁気の影響を受けやすいため、測定対象の電流を精度良く検出できないという問題を抱えていた。本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、地磁気の影響を受けにくいフラックスゲート電流センサ、及び、このようなフラックスゲート電流センサに適したフラックスゲート電流センサ用ループコアを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する本発明の一形態に係るフラックスゲート電流センサ用ループコアは、略コの字形状に曲折された２つの板形状を一体に連ねた、略３の字状のコアを一対有している。一対のコアは、互いの第１外脚部同士の少なくとも一部が接触するとともに、互いの第２外脚部同士の少なくとも一部が第２外脚部の板厚方向に重ね合わせられた状態で接触しつつ、２つの略コの字形状の互いの連結部分の間に所定のギャップが保たれて、中途が括れた環状ループが形成されるように、対向配置されている。環状ループは、ギャップ部分を境に、第１外脚部側に、測定対象の電線が挿入され通されるスペースを規定する第１環部を有し、第２外脚部側に、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配置するスペースを規定する第２環部を有している。
【０００８】
本発明によれば、磁気プローブを囲う第２環部を構成する一対の第２外脚部が、重ね合わせられたうえで接触しているため、一対の第２外脚部間の接触部分における磁気抵抗が小さい値に抑えられる。そのため、この接触部分に達した地磁気は、磁気プローブを経由することなく、磁気抵抗のより小さい接触部分を経由して流れていく。すなわち、本発明に係るフラックスゲート電流センサ用ループコアは、磁気プローブに対する地磁気の影響を抑えるのに好適に構成されている。
【０００９】
本発明に係るフラックスゲート電流センサ用ループコアは、第２外脚部同士の少なくとも一部を板厚方向に重ね合わせた状態で密着させる密着手段を有した構成としてもよい。
【００１０】
密着手段は、爪部、溶接部、接着部、狭持部、嵌合部の少なくとも一つを含む構成としてもよい。なお、爪部は、例えば、一方の第２外脚部の先端に形成されたものであり、一対の第２外脚部を対向配置したときに、他方の第２外脚部に係合することにより、第２外脚部同士を固定するものである。また、溶接部は、例えば、対向配置された状態のコア同士の少なくとも一部を溶接したものである。また、接着部は、例えば、対向配置された一対の第２外脚部の間に塗布されたものである。また、狭持部は、例えば、一方の第２外脚部の先端に形成されたものであり、一対の第２外脚部を対向配置したときに、他方の第２外脚部を狭持することにより、第２外脚部同士を固定するものである。また、嵌合部は、例えば、一対の第２外脚部を対向配置したときに嵌合する、第２外脚部の一方に形成された凸部と、第２外脚部の他方に形成された凹部からなるものである。
【００１１】
本発明に係るフラックスゲート電流センサ用ループコアは、第１外脚部同士の少なくとも一部がその板厚方向に重ね合わせられた状態で接触している構成としてもよい。
【００１２】
上記の課題を解決する本発明の一形態に係るフラックスゲート電流センサは、上記フラックスゲート電流センサ用ループコアと、その第２環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、フラックスゲート電流センサ用ループコアに絶縁体を介して巻回されたコイルとを有することを特徴としたものである。
【００１３】
上記絶縁体は、例えば、第１外脚部の板厚方向に重ね合わせられた一対の第１外脚部の側面、第２外脚部の板厚方向に重ね合わせられた一対の第２外脚部の側面、の少なくとも一部を囲うボビンである。この場合、第１外脚部同士、第２外脚部同士の少なくとも一方は、ボビンによる圧接狭持により、互いに接触し固定されている構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、地磁気の影響を受けにくいフラックスゲート電流センサ、及び、このようなフラックスゲート電流センサに適したフラックスゲート電流センサ用ループコアが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るフラックスゲート電流センサの回路図を示す。
【図２】本発明の実施形態に係るフラックスゲート電流センサの断面図を示す。
【図３】本発明の実施形態（本実施例１）に係るフラックスゲート電流センサが備えるフィードバックコア単体の斜視図を示す。
【図４】本発明の実施例１のフラックスゲート電流センサの組立を説明する図である。
【図５】本発明の実施例２に係るフラックスゲート電流センサが備えるフィードバックコア単体の断面図を示す。
【図６】本発明の実施例３に係るフラックスゲート電流センサが備えるフィードバックコア単体の断面図を示す。
【図７】本発明の実施例４に係るフラックスゲート電流センサが備えるフィードバックコア単体の断面図を示す。
【図８】本発明の実施例５に係るフラックスゲート電流センサが備えるフィードバックコア単体の断面図を示す。
【図９】本発明の実施例６に係るフラックスゲート電流センサが備えるフィードバックコア単体の断面図を示す。
【図１０】本発明の実施例７に係るフラックスゲート電流センサが備えるフィードバックコア単体の断面図を示す。
【図１１】本発明の実施例８に係るフラックスゲート電流センサが備えるフィードバックコア単体の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るフラックスゲート電流センサについて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係るフラックスゲート電流センサ１の回路図を示す。本実施形態のフラックスゲート電流センサ１は、フィードバックコア３０に、プローブ１０及びフィードバックコイル２０を取り付けた構造を有している。フィードバックコア３０は、例えば、透磁率の高い、軟磁性合金の一つであるＰＣパーマロイによって形成されている。フィードバックコア３０には、測定対象となる電流が流れるケーブルＣＬが近接して配置されている。フラックスゲート電流センサ１は、ケーブルＣＬを流れる電流によってフィードバックコア３０内に発生する磁界の大きさを検出することにより、ケーブルＣＬを流れる電流の大きさを測定する。
【００１８】
図２（ａ）は、プローブ１０、フィードバックコイル２０、及びフィードバックコア３０を備えるフラックスゲート電流センサ１の主要部の断面図を示す。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面を示し、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ断面を示す。図３は、フィードバックコア３０単体の斜視図を示す。図２又は図３に示されるように、フィードバックコア３０は、第１コア部３１と第２コア部３２とを組み合わせることにより、ループを形成している。第１コア部３１、第２コア部３２は、それぞれ、フィードバックコア３０のループの内側に向かって大きく屈曲する屈曲部３１ａ、３２ａを持ち、略コの字形状に曲折された２つの幅広の板材を一体に連ねた、略３の字形状を有している。図２に示されるように、フィードバックコア３０のループ形状は、２つの略コの字形状を連結する連結部分を含む屈曲部３１ａ及び３２ａによって、第１環部３３と第２環部３４からなる、中途で括れた環状（略８の字状）となっている。
【００１９】
プローブ１０は、フラックスゲートコア１１の周囲に巻線１２が巻回された磁気プローブである。フラックスゲートコア１１は、例えば、透磁率の高い、軟磁性合金の一つであるアモルファスによって形成されている。フラックスゲートコア１１と巻線１２は、図示省略された絶縁体によって絶縁されている。図２に示されるように、プローブ１０は、第２環部３４内の、フィードバックコア３０によって囲われたスペースに配置されている。巻線１２に電流が流されると、フラックスゲートコア１１内に磁界が発生する。
【００２０】
フィードバックコイル２０は、第１巻線２１及び第２巻線２２を有している。第１巻線２１は、第１環部３３の一部（第１コア部３１の第１外脚部３１ｃ、及び第２コア部３２の第１外脚部３２ｃ）を囲うよう配置された、絶縁性を有する第１ボビン４１に巻回されている。第２巻線２２は、第２環部３４及び屈曲部３１ａ、３２ａ全体を囲うように配置された、絶縁性を有する第２ボビン４２に巻回されている。第１巻線２１と第２巻線２２は、電気的に直列となるよう互いに接続されている。
【００２１】
フラックスゲート電流センサ１の動作について、以下に説明する。なお、測定対象となる電流が流れるケーブルＣＬは、第１環部３３内の、第１巻線２１と第２巻線２２との間のスペースに挿入され通されている。
【００２２】
図１に示されるように、プローブ１０の巻線１２には、パルス電源５１が接続されている。パルス電源５１から巻線１２には、パルス状の高周波の矩形波電流が供給される。高周波矩形波電流が巻線１２に供給されると、フラックスゲートコア１１内の磁束密度が周期的に飽和する。そのため、ケーブルＣＬを流れる電流によってフィードバックコア３０内に磁界が発生すると、巻線１２に印加される電圧の波形には、外部磁界（フィードバックコア３０内に発生した磁界）によって歪みが生じるようになる。
【００２３】
巻線１２は、インターフェース回路５２に接続されている。インターフェース回路５２は、巻線１２間の電圧をＰＷＭ信号に変換する。インターフェース回路５２から出力されるＰＷＭ信号は、フラックスゲートコア１１に外部磁界が加えられていない状態（すなわち、ケーブルＣＬに電流が流れていない状態）ではデューティ比５０％の信号となる。ＰＷＭ信号のデューティ比は、フラックスゲートコア１１に加えられる外部磁界に応じて変化する。
【００２４】
インターフェース回路５２から出力されたＰＷＭ信号は、ローパスフィルタ５３に入力する。ローパスフィルタ５３は、ＰＷＭ信号をアナログ信号（デューティ比に応じた出力電圧）に変換し、変換した出力電圧をドライバ５４に出力する。
【００２５】
ドライバ５４は、エラーアンプとフィードバック回路を備えている。ドライバ５４の出力段には、フィードバックコイル２０が接続されている。エラーアンプは、ローパスフィルタ５３からの出力電圧と所定の基準電圧Ｖrefとの差分を検出する。フィードバック回路は、検出された差分に基づく大きさの電流をフィードバックコイル２０に流す。フィードバックコイル２０を流れる電流によってフィードバック磁界が発生することにより、ケーブルＣＬを流れる電流によって誘導されたフィードバックコア３０内の磁界が打ち消される。すなわち、フィードバックコイル２０には、フラックスゲートコア１１に加わる外部磁界がゼロになるように負帰還電流が流れるようになる。
【００２６】
フラックスゲート電流センサ１は、フィードバックコイル２０に流れる電流（言い換えると、出力電圧ＶOUT）をシャント抵抗Ｒｓで測定することにより、ケーブルＣＬを流れる電流の大きさを測定する。なお、フィードバックコイル２０に流れる電流は、上記の負帰還によって高速で周期的に変化する。しかし、差分増幅回路５５は、ドライバ５４に対して応答速度が数桁低い。そのため、出力電圧ＶOUTの波形は測定対象の電流波形と一致し、実質的に、ケーブルＣＬに流れる電流の大きさと相関する値となる。
【００２７】
本実施形態のフラックスゲート電流センサ１は、地磁気に基づく電流測定誤差を有効に抑えるため、フィードバックコア３０の磁気抵抗が小さくなるように、第１コア部３１と第２コア部３２とを効果的に密着等させている。以下、フラックスゲート電流センサ１の具体的実施例を複数例説明する。
【実施例１】
【００２８】
図２は、本実施例１のフラックスゲート電流センサ１の断面図を兼ね、図３は、本実施例１のフィードバックコア３０単体の斜視図を兼ねている。図４（ａ）〜図４（ｃ）は、本実施例１のフラックスゲート電流センサ１の組立を説明する図である。
【００２９】
図２（ａ）、図２（ｂ）及び図３に示されるように、フィードバックコア３０は、中途の括れ位置側から見て、第１コア部３１の第２外脚部３１ｂ、第２コア部３２の第２外脚部３２ｂの順に配置されており、第２外脚部３１ｂの上面３１ｂＵと、第２外脚部３２ｂの下面３２ｂＤとが互いに重ね合わせられている。また、図２（ａ）、図２（ｃ）、及び図３に示されるように、フィードバックコア３０は、中途の括れ位置側から見て、第１コア部３１の第１外脚部３１ｃ、第２コア部３２の第１外脚部３２ｃの順に配置されており、第１外脚部３１ｃの下面３１ｃＤと、第１外脚部３２ｃの上面３２ｃＵとが互いに重ね合わせられている。
【００３０】
図４に示されるフラックスゲート電流センサ１の組立工程に沿って説明すると、第１コア部３１の第２外脚部３１ｂが第２ボビン４２の内側に挿入され通されるとともに、第１コア部３１の第１外脚部３１ｃが第１ボビン４１の内側に挿入され通される（図４（ａ）参照）。第２環部３４内の、フィードバックコア３０によって囲われたスペース内に、プローブ１０が組み付けられると（図４（ｂ）参照）、第２コア部３２の第２外脚部３２ｂが第２ボビン４２内の残りのスペースに挿入され通されるとともに、第２コア部３２の第１外脚部３２ｃが第１ボビン４１内の残りのスペースに挿入され通される（図４（ｃ）参照）。なお、第１ボビン４１、第２ボビン４２はそれぞれ、第１巻線２１、第２巻線２２とフィードバックコア３０との絶縁が担保されるように、第１巻線２１、第２巻線２２とフィードバックコア３０との間の少なくとも一部を囲うように形成されている。本実施例１では、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示されるように、第１ボビン４１、第２ボビン４２はともに、長軸方向と直交する断面が略ロの字状となっている。
【００３１】
図２（ａ）又は図２（ｂ）に示されるように、第２コア部３２の第２外脚部３２ｂの上面３２ｂＵから屈曲部３１ａ（又は３２ａ）の下面３１ａＤ（又は３２ａＤ）までの幅ｗ１は、第２ボビン４２の、対向する内壁面間の距離ｄ１と略等しい。また、第１コア部３１の第２外脚部３１ｂの上面３１ｂＵから下面３１ａＤ（又は３２ａＤ）までの幅ｗ２と、第２コア部３２の第２外脚部３２ｂの板厚ｔとの和も、距離ｄ１と略等しい。幅ｗ１（及び幅ｗ２と板厚ｔとの和）と距離ｄ１は、例えばはめあい公差（中間ばめ又はしまりばめ）で規定されている。そのため、第２ボビン４２をフィードバックコア３０に取り付けると（図２（ａ）又は図４（ｃ）参照）、第２環部３４、屈曲部３１ａ、及び３２ａの全体が第２ボビン４２の内壁面間に挟み込まれて、適度な締め付け力を受ける。これにより、第２外脚部３１ｂの上面３１ｂＵと、第２外脚部３２ｂの下面３２ｂＤとが互いに密着し、固定状態となる。
【００３２】
また、第１ボビン４１の、対向する内壁面間の距離ｄ２は、第１コア部３１の第１外脚部３１ｃと、第２コア部３２の第１外脚部３２ｃの板厚の合計と略等しい。この板厚の合計と距離ｄ２は、例えばはめあい公差（中間ばめ又はしまりばめ）で規定されている。そのため、第１ボビン４１をフィードバックコア３０に取り付けると（図２（ａ）又は図４（ｃ）参照）、第１外脚部３１ｃ及び３２ｃが第１ボビン４１の内壁面間に挟み込まれて、適度な締め付け力を受ける。これにより、第１外脚部３１ｃの下面３１ｃＤと、第１外脚部３２ｃの上面３２ｃＵとが互いに密着し、固定状態となる。
【００３３】
本実施例１においては、第２ボビン４２による圧接狭持という簡易な工法により、第１コア部３１の第２外脚部３１ｂの上面３１ｂＵと、第２コア部３２の第２外脚部３２ｂの下面３２ｂＤとが面接触して固定される。上面３１ｂＵと下面３２ｂＤとの密着により、第１コア部３１と第２コア部３２との接触部分における磁気抵抗が小さい値に抑えられる。例えば地磁気の向きがプローブ１０の長軸方向の場合を考える。この場合において、第１コア部３１と第２コア部３２との接触部分に達した地磁気は、フラックスゲートコア１１を経由することなく、磁気抵抗のより小さい接触部分を経由して流れていく。また、地磁気の向きがプローブ１０の長軸方向と直交する場合を考える。例えば図２（ａ）の紙面と直交する向きの場合、地磁気は、フラックスゲートコア１１を経由することなく、磁気抵抗のより小さいフィードバックコア３０内に引き寄せられて流れていく。図２（ａ）の紙面と平行（図面上下方向）な場合、地磁気は、フラックスゲートコア１１を経由することなく、磁気抵抗のより小さいフィードバックコア３０内を略３の字形状に沿って流れていく。このように、フラックスゲートコア１１は、地磁気の影響を実質的に受けない、若しくは非常に受け難くなる。そのため、フラックスゲート電流センサ１は、ケーブルＣＬを流れる電流を精度良く検出することができる。また、フィードバックコア３０は２ピース構成であり、部品点数が少ない。
【実施例２】
【００３４】
本実施例２以降の各実施例のフラックスゲート電流センサ１は、フィードバックコア以外の構成が本実施例１と共通である。そのため、以降においては、各実施例のフィードバックコア単体についてだけ説明する。また、本実施例２以降の各実施例において、本実施例１と同様の構成には同様の名称及び符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【００３５】
図５は、本実施例２のフィードバックコア１３０単体の断面図を示す。図５に示されるように、本実施例２のフィードバックコア１３０は、第１コア部１３１と第２コア部１３２からなる。第２コア部１３２の第２外脚部１３２ｂの先端には、爪部１３２ｅが形成されている。組立時において、第２コア部１３２の第２外脚部１３２ｂの下面１３２ｂＤを第１コア部１３１の第２外脚部１３１ｂの上面１３１ｂＵに重ね合わせるように、第２コア部１３２を第１コア部１３１に対して矢印Ｃ方向に動かすと、爪部１３２ｅが上面１３１ｂＵに当たって、第２外脚部１３２ｂが変形する。この状態で、第２コア部１３２を第１コア部１３１に対して矢印Ｃ方向に更に動かすと、爪部１３２ｅが第２外脚部１３１ｂの根元位置（図５に示される位置）に落ち込む。これにより、第２外脚部１３１ｂの上面１３１ｂＵと、第２外脚部１３２ｂの下面１３２ｂＤとが互いに密着した状態で、第１コア部１３１と第２コア部１３２とが連結し、固定状態となる。
【００３６】
本実施例２においては、爪部１３２ｅによる係合という簡易な工法により、第１コア部１３１の第２外脚部１３１ｂの上面１３１ｂＵと、第２コア部１３２の第２外脚部１３２ｂの下面１３２ｂＤとが面接触した状態で固定される。上面１３１ｂＵと下面１３２ｂＤとの密着により、第１コア部１３１と第２コア部１３２との接触部分における磁気抵抗が小さい値に抑えられるため、フラックスゲートコア１１は、地磁気の影響を実質的に受けない、若しくは非常に受け難くなる。そのため、本実施例２のフラックスゲート電流センサ１は、ケーブルＣＬを流れる電流を精度良く検出することができる。
【実施例３】
【００３７】
図６は、本実施例３のフィードバックコア２３０単体の断面図を示す。図６に示されるように、本実施例３のフィードバックコア２３０は、第１コア部２３１と第２コア部２３２からなる。本実施例３においては、第１コア部２３１の第２外脚部２３１ｂの上面２３１ｂＵと、第２コア部２３２の第２外脚部２３２ｂの下面２３２ｂＤとを面接触させつつ、第２外脚部２３１ｂの先端を第２外脚部２３２ｂの根元付近に形成された孔部（不図示）に挿し込んだうえで、溶接Ｗにより固定している。
【００３８】
本実施例３においては、第１コア部２３１の第２外脚部２３１ｂの上面２３１ｂＵと、第２コア部２３２の第２外脚部２３２ｂの下面２３２ｂＤとの密着により、第１コア部２３１と第２コア部２３２との接触部分における磁気抵抗が小さい値に抑えられるため、フラックスゲートコア１１は、地磁気の影響を実質的に受けない、若しくは非常に受け難くなる。そのため、本実施例３のフラックスゲート電流センサ１は、ケーブルＣＬを流れる電流を精度良く検出することができる。なお、本実施例３においては、第２ボビン４２による圧接狭持を併用して、上面１３１ｂＵと下面１３２ｂＤとを密着させると尚よい。
【実施例４】
【００３９】
図７は、本実施例４のフィードバックコア３３０単体の断面図を示す。図７に示されるように、本実施例４のフィードバックコア３３０は、第１コア部３３１と第２コア部３３２からなる。本実施例４において、第１コア部３３１と第２コア部３３２は、第１コア部３３１の第２外脚部３３１ｂの下面３３１ｂＤと、第２コア部３３２の第２外脚部３３２ｂの上面３３２ｂＵとの間に塗布された磁性接着剤Ａを介して接触し、固定されている。なお、図７では、磁性接着剤Ａを示す便宜上、下面３３１ｂＤと上面３３２ｂＵとが離れるように図示されているが、磁性接着剤Ａの塗布量は極めて薄いため、これらの面は実質的に密着状態にある。
【００４０】
本実施例４においては、第１コア部３３１の第２外脚部３３１ｂの下面３３１ｂＤと、第２コア部３３２の第２外脚部３３２ｂの上面３３２ｂＵとの密着により、第１コア部３３１と第２コア部３３２との接触部分における磁気抵抗が小さい値に抑えられるため、フラックスゲートコア１１は、地磁気の影響を実質的に受けない、若しくは非常に受け難くなる。そのため、本実施例４のフラックスゲート電流センサ１は、ケーブルＣＬを流れる電流を精度良く検出することができる。なお、本実施例４においては、第２ボビン４２による圧接狭持を併用して、下面３３１ｂＤと上面３３２ｂＵとを密着させると尚よい。
【実施例５】
【００４１】
図８は、本実施例５のフィードバックコア４３０単体の断面図を示す。図８に示されるように、本実施例５のフィードバックコア４３０は、第１コア部４３１と第２コア部４３２からなる。第２コア部４３２の第２外脚部の先端は、クリップ状に形成されている。クリップ形状は、クリップ上部４３２ｆとクリップ下部４３２ｇからなる。本実施例５においては、クリップ上部４３２ｆとクリップ下部４３２ｇとが弾性変形しつつ、第１コア部４３１の第２外脚部４３１ｂの先端を狭持する。これにより、第２外脚部４３１ｂの下面４３１ｂＤと、クリップ下部４３２ｇとが互いに密着し、固定状態となる。
【００４２】
本実施例５においては、第２コア部４３２の先端で第１コア部４３１の先端を狭持するという簡易な工法により、第１コア部４３１の第２外脚部４３１ｂの下面４３１ｂＤと、クリップ下部４３２ｇとが面接触した状態で固定される。これにより、第１コア部４３１と第２コア部４３２との接触部分における磁気抵抗が小さい値に抑えられるため、フラックスゲートコア１１は、地磁気の影響を実質的に受けない、若しくは非常に受け難くなる。そのため、本実施例５のフラックスゲート電流センサ１は、ケーブルＣＬを流れる電流を精度良く検出することができる。
【実施例６】
【００４３】
図９は、本実施例６のフィードバックコア５３０単体の断面図を示す。図９に示されるように、本実施例６のフィードバックコア５３０は、第１コア部５３１と第２コア部５３２からなる。第１コア部５３１の第２外脚部５３１ｂの上面５３１ｂＵには凸部５３１ｈが形成されており、第２コア部５３２の第２外脚部５３２ｂの下面５３２ｂＤには凹部５３２ｈが形成されている。組立時において、下面５３２ｂＤを上面５３１ｂＵに重ね合わせた状態で、第２コア部５３２を第１コア部５３１に対して矢印Ｃ方向に動かすと、第２外脚部５３２ｂの先端が凸部５３１ｈに乗り上げて変形し、図９に示される位置に達すると、凸部５３１ｈと凹部５３２ｈが嵌合する。これにより、上面５３１ｂＵと下面５３２ｂＤとが互いに密着した状態で、第１コア部５３１と第２コア部５３２とが連結し、固定状態となる。
【００４４】
本実施例６においては、凸部５３１ｈと凹部５３２ｈとの嵌合という簡易な工法により、第１コア部５３１の第２外脚部５３１ｂの上面５３１ｂＵと、第２コア部５３２の第２外脚部５３２ｂの下面５３２ｂＤとが面接触した状態で固定される。上面５３１ｂＵと下面５３２ｂＤとの密着により、第１コア部５３１と第２コア部５３２との接触部分における磁気抵抗が小さい値に抑えられるため、フラックスゲートコア１１は、地磁気の影響を実質的に受けない、若しくは非常に受け難くなる。そのため、本実施例６のフラックスゲート電流センサ１は、ケーブルＣＬを流れる電流を精度良く検出することができる。なお、凸部５３１ｈと凹部５３２ｈのセットは、少なくとも一つあれば、本発明の目的は好適に達成される。
【実施例７】
【００４５】
図１０は、本実施例７のフィードバックコア６３０単体の断面図を示す。図１０に示されるように、本実施例７のフィードバックコア６３０は、第１コア部６３１と第２コア部６３２からなる。第２コア部６３２の第２外脚部は、第２外脚部６３２ｆと第２外脚部６３２ｇからなる二叉形状に形成されている。第２外脚部６３２ｆと第２外脚部６３２ｇとの隙間と、第１コア部６３１の第２外脚部６３１ｂの板厚は、例えばはめあい公差（中間ばめ又はしまりばめ）で規定されている。そのため、組立時において、第２コア部６３２を第１コア部６３１に対して矢印Ｃ方向に動かすと、第２外脚部６３１ｂが第２外脚部６３２ｆと第２外脚部６３２ｇとの間に挿し込まれて、適度な締め付け力を受ける。これにより、第２外脚部６３１ｂの上面６３１ｂＵと第２外脚部６３２ｆとが互いに密着するとともに、第２外脚部６３１ｂの下面６３１ｂＤと第２外脚部６３２ｇとが互いに密着した状態で、第１コア部６３１と第２コア部６３２とが連結し、固定状態となる。
【００４６】
本実施例７においては、上記の二面での密着により、第１コア部６３１と第２コア部６３２との接触部分における磁気抵抗が小さい値に抑えられるため、フラックスゲートコア１１は、地磁気の影響を実質的に受けない、若しくは非常に受け難くなる。そのため、本実施例７のフラックスゲート電流センサ１は、ケーブルＣＬを流れる電流を精度良く検出することができる。なお、本実施例７においては、第２ボビン４２による圧接狭持を併用して、上記の二面を密着させると尚よい。
【実施例８】
【００４７】
図１１は、本実施例８のフィードバックコア７３０単体の断面図を示す。図１１に示されるように、本実施例８のフィードバックコア７３０は、第１コア部７３１と第２コア部７３２からなる。第２コア部７３２の第２外脚部７３２ｂには、略半球状のエンボス部７３２ｉが形成されている。第２外脚部７３２ｂの根元の屈曲部Ｄは、やや鋭角に屈曲されている。そのため、エンボス部７３２ｉは、第１コア部７３１の第２外脚部７３１ｂの上面７３１ｂＵに、適度な付勢力で接触する。これにより、上面７３１ｂＵとエンボス部７３２ｉとが互いに密着した状態で、第１コア部７３１と第２コア部７３２とが連結し、固定状態となる。なお、エンボス部７３２ｉの頂点付近は、上面７３１ｂＵとの接触面積を増加させるため、平面状に形成されてもよい。
【００４８】
本実施例８においては、第１コア部７３１の第２外脚部７３１ｂの上面７３１ｂＵと、エンボス部７３２ｉとの密着により、第１コア部７３１と第２コア部７３２との接触部分における磁気抵抗が小さい値に抑えられるため、フラックスゲートコア１１は、地磁気の影響を実質的に受けない、若しくは非常に受け難くなる。そのため、本実施例８のフラックスゲート電流センサ１は、ケーブルＣＬを流れる電流を精度良く検出することができる。なお、本実施例８においては、第２ボビン４２による圧接狭持を併用して、上面７３１ｂＵとエンボス部７３２ｉとを密着させると尚よい。また、エンボス部７３２ｉは、少なくとも一つあれば、本発明の目的は好適に達成される。
【００４９】
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施の形態は、上記に説明したものに限定されず、特許請求の範囲の記載により表現された技術的思想の範囲内で任意に変更することができる。例えば、各実施例に示した密着手段（第２ボビン４２による圧接狭持、爪部１３２ｅによる係合、溶接Ｗによる溶接、磁性接着剤Ａによる接着、クリップ形状による狭持、凸部５３１ｈと凹部５３２ｈとの嵌合、二叉形状による狭持、エンボス部７３２ｉによる付勢）を適宜組み合わせて、第１コア部と第２コア部とを連結固定してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１ フラックスゲート電流センサ
１０ プローブ
２０ フィードバックコイル
３０、１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０、７３０ フィードバックコア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象に流れる電流を測定するためのフラックスゲート電流センサ、及びフラックスゲート電流センサ用のループコアに関する。
【背景技術】
【０００２】
測定対象に流れる電流を測定するためのセンサとして、フラックスゲート電流センサが知られており、実用に供されている。この種のフラックスゲート電流センサの具体的構成は、例えば特許文献１に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載のフラックスゲート電流センサは、フラックスゲートコア（１８）を有し、その周囲にフラックスゲートコイル（２０）が巻回された磁界センサ（８）を備えている。また、二つのコア部分（２８ａ、２８ｂ）により形成される磁気コア（４）を有している。コア部分（２８ａ、２８ｂ）の枝部部分（３２ａ、３２ｂ）は、側壁部（４６ａ、４６ｂ、４６ａ’、４６ｂ’）によって結合された内壁部（４０ａ、４０ｂ）と外壁部（４２ａ、４２ｂ）を有している。コア部分（２８ａ）の枝部部分（３２ａ）の壁部（４０ａ、４２ａ、４６ａ、４６ａ’）と、コア部分（２８ｂ）の枝部部分（３２ｂ）の壁部（４０ｂ、４２ｂ、４６ｂ、４６ｂ’）は、互いの自由端縁部（５３ａ、５３ｂ）間に所定のエアギャップ（５４）を空けつつ、空洞部（４４）を部分的に囲うように形成されている。空洞部（４４）には、磁界センサ（８）が収容され支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１１−５１０３１８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のフラックスゲート電流センサでは、磁界センサ（８）が地磁気の影響を受けることにより、測定対象の電流を精度良く検出できないことがある。特許文献１に記載のフラックスゲート電流センサにおいては、例えば地磁気の向きが枝部部分（３２ａ、３２ｂ）の長軸方向の場合、エアギャップ（５４）にて、空気よりも磁気抵抗の低い磁界センサ（８）を介して地磁気が流れる。また、例えば地磁気の向きがコア部分（２８ａ、２８ｂ）の側方枝部（３６、３４）の長軸方向の場合、地磁気は、側方枝部（３６、３４）から枝部部分（３２ａ、３２ｂ）に流れ、エアギャップ（５４）にて、空気よりも磁気抵抗の低い磁界センサ（８）を介して流れる。
【０００６】
このように、従来のフラックスゲート電流センサは、地磁気の影響を受けやすいため、測定対象の電流を精度良く検出できないという問題を抱えていた。本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、地磁気の影響を受けにくいフラックスゲート電流センサ、及び、このようなフラックスゲート電流センサに適したフラックスゲート電流センサ用ループコアを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する本発明の一形態に係るフラックスゲート電流センサ用ループコアは、略コの字形状に曲折された２つの板形状を一体に連ねた、略３の字状のコアを一対有している。一対のコアは、互いの第１外脚部同士の少なくとも一部が接触するとともに、互いの第２外脚部同士の少なくとも一部が第２外脚部の板厚方向に重ね合わせられた状態で接触しつつ、２つの略コの字形状の互いの連結部分の間に所定のギャップが保たれて、中途が括れた環状ループが形成されるように、対向配置されている。環状ループは、ギャップ部分を境に、第１外脚部側に、測定対象の電線が挿入され通されるスペースを規定する第１環部を有し、第２外脚部側に、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配置するスペースを規定する第２環部を有している。
【０００８】
本発明によれば、磁気プローブを囲う第２環部を構成する一対の第２外脚部が、重ね合わせられたうえで接触しているため、一対の第２外脚部間の接触部分における磁気抵抗が小さい値に抑えられる。そのため、この接触部分に達した地磁気は、磁気プローブを経由することなく、磁気抵抗のより小さい接触部分を経由して流れていく。すなわち、本発明に係るフラックスゲート電流センサ用ループコアは、磁気プローブに対する地磁気の影響を抑えるのに好適に構成されている。
【０００９】
本発明に係るフラックスゲート電流センサ用ループコアは、第２外脚部同士の少なくとも一部を板厚方向に重ね合わせた状態で密着させる密着手段を有した構成としてもよい。
【００１０】
密着手段は、爪部、溶接部、接着部、狭持部、嵌合部の少なくとも一つを含む構成としてもよい。なお、爪部は、例えば、一方の第２外脚部の先端に形成されたものであり、一対の第２外脚部を対向配置したときに、他方の第２外脚部に係合することにより、第２外脚部同士を固定するものである。また、溶接部は、例えば、対向配置された状態のコア同士の少なくとも一部を溶接したものである。また、接着部は、例えば、対向配置された一対の第２外脚部の間に塗布されたものである。また、狭持部は、例えば、一方の第２外脚部の先端に形成されたものであり、一対の第２外脚部を対向配置したときに、他方の第２外脚部を狭持することにより、第２外脚部同士を固定するものである。また、嵌合部は、例えば、一対の第２外脚部を対向配置したときに嵌合する、第２外脚部の一方に形成された凸部と、第２外脚部の他方に形成された凹部からなるものである。
【００１１】
本発明に係るフラックスゲート電流センサ用ループコアは、第１外脚部同士の少なくとも一部がその板厚方向に重ね合わせられた状態で接触している構成としてもよい。
【００１２】
上記の課題を解決する本発明の一形態に係るフラックスゲート電流センサは、上記フラックスゲート電流センサ用ループコアと、その第２環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、フラックスゲート電流センサ用ループコアに絶縁体を介して巻回されたコイルとを有することを特徴としたものである。
【００１３】
上記絶縁体は、例えば、第１外脚部の板厚方向に重ね合わせられた一対の第１外脚部の側面、第２外脚部の板厚方向に重ね合わせられた一対の第２外脚部の側面、の少なくとも一部を囲うボビンである。この場合、第１外脚部同士、第２外脚部同士の少なくとも一方は、ボビンによる圧接狭持により、互いに接触し固定されている構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、地磁気の影響を受けにくいフラックスゲート電流センサ、及び、このようなフラックスゲート電流センサに適したフラックスゲート電流センサ用ループコアが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るフラックスゲート電流センサの回路図を示す。
【図２】本発明の実施形態に係るフラックスゲート電流センサの断面図を示す。
【図３】本発明の実施形態（本実施例１）に係るフラックスゲート電流センサが備えるフィードバックコア単体の斜視図を示す。
【図４】本発明の実施例１のフラックスゲート電流センサの組立を説明する図である。
【図５】本発明の実施例２に係るフラックスゲート電流センサが備えるフィードバックコア単体の断面図を示す。
【図６】本発明の実施例３に係るフラックスゲート電流センサが備えるフィードバックコア単体の断面図を示す。
【図７】本発明の実施例４に係るフラックスゲート電流センサが備えるフィードバックコア単体の断面図を示す。
【図８】本発明の実施例５に係るフラックスゲート電流センサが備えるフィードバックコア単体の断面図を示す。
【図９】本発明の実施例６に係るフラックスゲート電流センサが備えるフィードバックコア単体の断面図を示す。
【図１０】本発明の実施例７に係るフラックスゲート電流センサが備えるフィードバックコア単体の断面図を示す。
【図１１】本発明の実施例８に係るフラックスゲート電流センサが備えるフィードバックコア単体の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るフラックスゲート電流センサについて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係るフラックスゲート電流センサ１の回路図を示す。本実施形態のフラックスゲート電流センサ１は、フィードバックコア３０に、プローブ１０及びフィードバックコイル２０を取り付けた構造を有している。フィードバックコア３０は、例えば、透磁率の高い、軟磁性合金の一つであるＰＣパーマロイによって形成されている。フィードバックコア３０には、測定対象となる電流が流れるケーブルＣＬが近接して配置されている。フラックスゲート電流センサ１は、ケーブルＣＬを流れる電流によってフィードバックコア３０内に発生する磁界の大きさを検出することにより、ケーブルＣＬを流れる電流の大きさを測定する。
【００１８】
図２（ａ）は、プローブ１０、フィードバックコイル２０、及びフィードバックコア３０を備えるフラックスゲート電流センサ１の主要部の断面図を示す。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面を示し、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ断面を示す。図３は、フィードバックコア３０単体の斜視図を示す。図２又は図３に示されるように、フィードバックコア３０は、第１コア部３１と第２コア部３２とを組み合わせることにより、ループを形成している。第１コア部３１、第２コア部３２は、それぞれ、フィードバックコア３０のループの内側に向かって大きく屈曲する屈曲部３１ａ、３２ａを持ち、略コの字形状に曲折された２つの幅広の板材を一体に連ねた、略３の字形状を有している。図２に示されるように、フィードバックコア３０のループ形状は、２つの略コの字形状を連結する連結部分を含む屈曲部３１ａ及び３２ａによって、第１環部３３と第２環部３４からなる、中途で括れた環状（略８の字状）となっている。
【００１９】
プローブ１０は、フラックスゲートコア１１の周囲に巻線１２が巻回された磁気プローブである。フラックスゲートコア１１は、例えば、透磁率の高い、軟磁性合金の一つであるアモルファスによって形成されている。フラックスゲートコア１１と巻線１２は、図示省略された絶縁体によって絶縁されている。図２に示されるように、プローブ１０は、第２環部３４内の、フィードバックコア３０によって囲われたスペースに配置されている。巻線１２に電流が流されると、フラックスゲートコア１１内に磁界が発生する。
【００２０】
フィードバックコイル２０は、第１巻線２１及び第２巻線２２を有している。第１巻線２１は、第１環部３３の一部（第１コア部３１の第１外脚部３１ｃ、及び第２コア部３２の第１外脚部３２ｃ）を囲うよう配置された、絶縁性を有する第１ボビン４１に巻回されている。第２巻線２２は、第２環部３４及び屈曲部３１ａ、３２ａ全体を囲うように配置された、絶縁性を有する第２ボビン４２に巻回されている。第１巻線２１と第２巻線２２は、電気的に直列となるよう互いに接続されている。
【００２１】
フラックスゲート電流センサ１の動作について、以下に説明する。なお、測定対象となる電流が流れるケーブルＣＬは、第１環部３３内の、第１巻線２１と第２巻線２２との間のスペースに挿入され通されている。
【００２２】
図１に示されるように、プローブ１０の巻線１２には、パルス電源５１が接続されている。パルス電源５１から巻線１２には、パルス状の高周波の矩形波電流が供給される。高周波矩形波電流が巻線１２に供給されると、フラックスゲートコア１１内の磁束密度が周期的に飽和する。そのため、ケーブルＣＬを流れる電流によってフィードバックコア３０内に磁界が発生すると、巻線１２に印加される電圧の波形には、外部磁界（フィードバックコア３０内に発生した磁界）によって歪みが生じるようになる。
【００２３】
巻線１２は、インターフェース回路５２に接続されている。インターフェース回路５２は、巻線１２間の電圧をＰＷＭ信号に変換する。インターフェース回路５２から出力されるＰＷＭ信号は、フラックスゲートコア１１に外部磁界が加えられていない状態（すなわち、ケーブルＣＬに電流が流れていない状態）ではデューティ比５０％の信号となる。ＰＷＭ信号のデューティ比は、フラックスゲートコア１１に加えられる外部磁界に応じて変化する。
【００２４】
インターフェース回路５２から出力されたＰＷＭ信号は、ローパスフィルタ５３に入力する。ローパスフィルタ５３は、ＰＷＭ信号をアナログ信号（デューティ比に応じた出力電圧）に変換し、変換した出力電圧をドライバ５４に出力する。
【００２５】
ドライバ５４は、エラーアンプとフィードバック回路を備えている。ドライバ５４の出力段には、フィードバックコイル２０が接続されている。エラーアンプは、ローパスフィルタ５３からの出力電圧と所定の基準電圧Ｖrefとの差分を検出する。フィードバック回路は、検出された差分に基づく大きさの電流をフィードバックコイル２０に流す。フィードバックコイル２０を流れる電流によってフィードバック磁界が発生することにより、ケーブルＣＬを流れる電流によって誘導されたフィードバックコア３０内の磁界が打ち消される。すなわち、フィードバックコイル２０には、フラックスゲートコア１１に加わる外部磁界がゼロになるように負帰還電流が流れるようになる。
【００２６】
フラックスゲート電流センサ１は、フィードバックコイル２０に流れる電流（言い換えると、出力電圧ＶOUT）をシャント抵抗Ｒｓで測定することにより、ケーブルＣＬを流れる電流の大きさを測定する。なお、フィードバックコイル２０に流れる電流は、上記の負帰還によって高速で周期的に変化する。しかし、差分増幅回路５５は、ドライバ５４に対して応答速度が数桁低い。そのため、出力電圧ＶOUTの波形は測定対象の電流波形と一致し、実質的に、ケーブルＣＬに流れる電流の大きさと相関する値となる。
【００２７】
本実施形態のフラックスゲート電流センサ１は、地磁気に基づく電流測定誤差を有効に抑えるため、フィードバックコア３０の磁気抵抗が小さくなるように、第１コア部３１と第２コア部３２とを効果的に密着等させている。以下、フラックスゲート電流センサ１の具体的実施例を複数例説明する。
【実施例１】
【００２８】
図２は、本実施例１のフラックスゲート電流センサ１の断面図を兼ね、図３は、本実施例１のフィードバックコア３０単体の斜視図を兼ねている。図４（ａ）〜図４（ｃ）は、本実施例１のフラックスゲート電流センサ１の組立を説明する図である。
【００２９】
図２（ａ）、図２（ｂ）及び図３に示されるように、フィードバックコア３０は、中途の括れ位置側から見て、第１コア部３１の第２外脚部３１ｂ、第２コア部３２の第２外脚部３２ｂの順に配置されており、第２外脚部３１ｂの上面３１ｂＵと、第２外脚部３２ｂの下面３２ｂＤとが互いに重ね合わせられている。また、図２（ａ）、図２（ｃ）、及び図３に示されるように、フィードバックコア３０は、中途の括れ位置側から見て、第１コア部３１の第１外脚部３１ｃ、第２コア部３２の第１外脚部３２ｃの順に配置されており、第１外脚部３１ｃの下面３１ｃＤと、第１外脚部３２ｃの上面３２ｃＵとが互いに重ね合わせられている。
【００３０】
図４に示されるフラックスゲート電流センサ１の組立工程に沿って説明すると、第１コア部３１の第２外脚部３１ｂが第２ボビン４２の内側に挿入され通されるとともに、第１コア部３１の第１外脚部３１ｃが第１ボビン４１の内側に挿入され通される（図４（ａ）参照）。第２環部３４内の、フィードバックコア３０によって囲われたスペース内に、プローブ１０が組み付けられると（図４（ｂ）参照）、第２コア部３２の第２外脚部３２ｂが第２ボビン４２内の残りのスペースに挿入され通されるとともに、第２コア部３２の第１外脚部３２ｃが第１ボビン４１内の残りのスペースに挿入され通される（図４（ｃ）参照）。なお、第１ボビン４１、第２ボビン４２はそれぞれ、第１巻線２１、第２巻線２２とフィードバックコア３０との絶縁が担保されるように、第１巻線２１、第２巻線２２とフィードバックコア３０との間の少なくとも一部を囲うように形成されている。本実施例１では、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示されるように、第１ボビン４１、第２ボビン４２はともに、長軸方向と直交する断面が略ロの字状となっている。
【００３１】
図２（ａ）又は図２（ｂ）に示されるように、第２コア部３２の第２外脚部３２ｂの上面３２ｂＵから屈曲部３１ａ（又は３２ａ）の下面３１ａＤ（又は３２ａＤ）までの幅ｗ１は、第２ボビン４２の、対向する内壁面間の距離ｄ１と略等しい。また、第１コア部３１の第２外脚部３１ｂの上面３１ｂＵから下面３１ａＤ（又は３２ａＤ）までの幅ｗ２と、第２コア部３２の第２外脚部３２ｂの板厚ｔとの和も、距離ｄ１と略等しい。幅ｗ１（及び幅ｗ２と板厚ｔとの和）と距離ｄ１は、例えばはめあい公差（中間ばめ又はしまりばめ）で規定されている。そのため、第２ボビン４２をフィードバックコア３０に取り付けると（図２（ａ）又は図４（ｃ）参照）、第２環部３４、屈曲部３１ａ、及び３２ａの全体が第２ボビン４２の内壁面間に挟み込まれて、適度な締め付け力を受ける。これにより、第２外脚部３１ｂの上面３１ｂＵと、第２外脚部３２ｂの下面３２ｂＤとが互いに密着し、固定状態となる。
【００３２】
また、第１ボビン４１の、対向する内壁面間の距離ｄ２は、第１コア部３１の第１外脚部３１ｃと、第２コア部３２の第１外脚部３２ｃの板厚の合計と略等しい。この板厚の合計と距離ｄ２は、例えばはめあい公差（中間ばめ又はしまりばめ）で規定されている。そのため、第１ボビン４１をフィードバックコア３０に取り付けると（図２（ａ）又は図４（ｃ）参照）、第１外脚部３１ｃ及び３２ｃが第１ボビン４１の内壁面間に挟み込まれて、適度な締め付け力を受ける。これにより、第１外脚部３１ｃの下面３１ｃＤと、第１外脚部３２ｃの上面３２ｃＵとが互いに密着し、固定状態となる。
【００３３】
本実施例１においては、第２ボビン４２による圧接狭持という簡易な工法により、第１コア部３１の第２外脚部３１ｂの上面３１ｂＵと、第２コア部３２の第２外脚部３２ｂの下面３２ｂＤとが面接触して固定される。上面３１ｂＵと下面３２ｂＤとの密着により、第１コア部３１と第２コア部３２との接触部分における磁気抵抗が小さい値に抑えられる。例えば地磁気の向きがプローブ１０の長軸方向の場合を考える。この場合において、第１コア部３１と第２コア部３２との接触部分に達した地磁気は、フラックスゲートコア１１を経由することなく、磁気抵抗のより小さい接触部分を経由して流れていく。また、地磁気の向きがプローブ１０の長軸方向と直交する場合を考える。例えば図２（ａ）の紙面と直交する向きの場合、地磁気は、フラックスゲートコア１１を経由することなく、磁気抵抗のより小さいフィードバックコア３０内に引き寄せられて流れていく。図２（ａ）の紙面と平行（図面上下方向）な場合、地磁気は、フラックスゲートコア１１を経由することなく、磁気抵抗のより小さいフィードバックコア３０内を略３の字形状に沿って流れていく。このように、フラックスゲートコア１１は、地磁気の影響を実質的に受けない、若しくは非常に受け難くなる。そのため、フラックスゲート電流センサ１は、ケーブルＣＬを流れる電流を精度良く検出することができる。また、フィードバックコア３０は２ピース構成であり、部品点数が少ない。
【実施例２】
【００３４】
本実施例２以降の各実施例のフラックスゲート電流センサ１は、フィードバックコア以外の構成が本実施例１と共通である。そのため、以降においては、各実施例のフィードバックコア単体についてだけ説明する。また、本実施例２以降の各実施例において、本実施例１と同様の構成には同様の名称及び符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【００３５】
図５は、本実施例２のフィードバックコア１３０単体の断面図を示す。図５に示されるように、本実施例２のフィードバックコア１３０は、第１コア部１３１と第２コア部１３２からなる。第２コア部１３２の第２外脚部１３２ｂの先端には、爪部１３２ｅが形成されている。組立時において、第２コア部１３２の第２外脚部１３２ｂの下面１３２ｂＤを第１コア部１３１の第２外脚部１３１ｂの上面１３１ｂＵに重ね合わせるように、第２コア部１３２を第１コア部１３１に対して矢印Ｃ方向に動かすと、爪部１３２ｅが上面１３１ｂＵに当たって、第２外脚部１３２ｂが変形する。この状態で、第２コア部１３２を第１コア部１３１に対して矢印Ｃ方向に更に動かすと、爪部１３２ｅが第２外脚部１３１ｂの根元位置（図５に示される位置）に落ち込む。これにより、第２外脚部１３１ｂの上面１３１ｂＵと、第２外脚部１３２ｂの下面１３２ｂＤとが互いに密着した状態で、第１コア部１３１と第２コア部１３２とが連結し、固定状態となる。
【００３６】
本実施例２においては、爪部１３２ｅによる係合という簡易な工法により、第１コア部１３１の第２外脚部１３１ｂの上面１３１ｂＵと、第２コア部１３２の第２外脚部１３２ｂの下面１３２ｂＤとが面接触した状態で固定される。上面１３１ｂＵと下面１３２ｂＤとの密着により、第１コア部１３１と第２コア部１３２との接触部分における磁気抵抗が小さい値に抑えられるため、フラックスゲートコア１１は、地磁気の影響を実質的に受けない、若しくは非常に受け難くなる。そのため、本実施例２のフラックスゲート電流センサ１は、ケーブルＣＬを流れる電流を精度良く検出することができる。
【実施例３】
【００３７】
図６は、本実施例３のフィードバックコア２３０単体の断面図を示す。図６に示されるように、本実施例３のフィードバックコア２３０は、第１コア部２３１と第２コア部２３２からなる。本実施例３においては、第１コア部２３１の第２外脚部２３１ｂの上面２３１ｂＵと、第２コア部２３２の第２外脚部２３２ｂの下面２３２ｂＤとを面接触させつつ、第２外脚部２３１ｂの先端を第２外脚部２３２ｂの根元付近に形成された孔部（不図示）に挿し込んだうえで、溶接Ｗにより固定している。
【００３８】
本実施例３においては、第１コア部２３１の第２外脚部２３１ｂの上面２３１ｂＵと、第２コア部２３２の第２外脚部２３２ｂの下面２３２ｂＤとの密着により、第１コア部２３１と第２コア部２３２との接触部分における磁気抵抗が小さい値に抑えられるため、フラックスゲートコア１１は、地磁気の影響を実質的に受けない、若しくは非常に受け難くなる。そのため、本実施例３のフラックスゲート電流センサ１は、ケーブルＣＬを流れる電流を精度良く検出することができる。なお、本実施例３においては、第２ボビン４２による圧接狭持を併用して、上面１３１ｂＵと下面１３２ｂＤとを密着させると尚よい。
【実施例４】
【００３９】
図７は、本実施例４のフィードバックコア３３０単体の断面図を示す。図７に示されるように、本実施例４のフィードバックコア３３０は、第１コア部３３１と第２コア部３３２からなる。本実施例４において、第１コア部３３１と第２コア部３３２は、第１コア部３３１の第２外脚部３３１ｂの下面３３１ｂＤと、第２コア部３３２の第２外脚部３３２ｂの上面３３２ｂＵとの間に塗布された磁性接着剤Ａを介して接触し、固定されている。なお、図７では、磁性接着剤Ａを示す便宜上、下面３３１ｂＤと上面３３２ｂＵとが離れるように図示されているが、磁性接着剤Ａの塗布量は極めて薄いため、これらの面は実質的に密着状態にある。
【００４０】
本実施例４においては、第１コア部３３１の第２外脚部３３１ｂの下面３３１ｂＤと、第２コア部３３２の第２外脚部３３２ｂの上面３３２ｂＵとの密着により、第１コア部３３１と第２コア部３３２との接触部分における磁気抵抗が小さい値に抑えられるため、フラックスゲートコア１１は、地磁気の影響を実質的に受けない、若しくは非常に受け難くなる。そのため、本実施例４のフラックスゲート電流センサ１は、ケーブルＣＬを流れる電流を精度良く検出することができる。なお、本実施例４においては、第２ボビン４２による圧接狭持を併用して、下面３３１ｂＤと上面３３２ｂＵとを密着させると尚よい。
【実施例５】
【００４１】
図８は、本実施例５のフィードバックコア４３０単体の断面図を示す。図８に示されるように、本実施例５のフィードバックコア４３０は、第１コア部４３１と第２コア部４３２からなる。第２コア部４３２の第２外脚部の先端は、クリップ状に形成されている。クリップ形状は、クリップ上部４３２ｆとクリップ下部４３２ｇからなる。本実施例５においては、クリップ上部４３２ｆとクリップ下部４３２ｇとが弾性変形しつつ、第１コア部４３１の第２外脚部４３１ｂの先端を狭持する。これにより、第２外脚部４３１ｂの下面４３１ｂＤと、クリップ下部４３２ｇとが互いに密着し、固定状態となる。
【００４２】
本実施例５においては、第２コア部４３２の先端で第１コア部４３１の先端を狭持するという簡易な工法により、第１コア部４３１の第２外脚部４３１ｂの下面４３１ｂＤと、クリップ下部４３２ｇとが面接触した状態で固定される。これにより、第１コア部４３１と第２コア部４３２との接触部分における磁気抵抗が小さい値に抑えられるため、フラックスゲートコア１１は、地磁気の影響を実質的に受けない、若しくは非常に受け難くなる。そのため、本実施例５のフラックスゲート電流センサ１は、ケーブルＣＬを流れる電流を精度良く検出することができる。
【実施例６】
【００４３】
図９は、本実施例６のフィードバックコア５３０単体の断面図を示す。図９に示されるように、本実施例６のフィードバックコア５３０は、第１コア部５３１と第２コア部５３２からなる。第１コア部５３１の第２外脚部５３１ｂの上面５３１ｂＵには凸部５３１ｈが形成されており、第２コア部５３２の第２外脚部５３２ｂの下面５３２ｂＤには凹部５３２ｈが形成されている。組立時において、下面５３２ｂＤを上面５３１ｂＵに重ね合わせた状態で、第２コア部５３２を第１コア部５３１に対して矢印Ｃ方向に動かすと、第２外脚部５３２ｂの先端が凸部５３１ｈに乗り上げて変形し、図９に示される位置に達すると、凸部５３１ｈと凹部５３２ｈが嵌合する。これにより、上面５３１ｂＵと下面５３２ｂＤとが互いに密着した状態で、第１コア部５３１と第２コア部５３２とが連結し、固定状態となる。
【００４４】
本実施例６においては、凸部５３１ｈと凹部５３２ｈとの嵌合という簡易な工法により、第１コア部５３１の第２外脚部５３１ｂの上面５３１ｂＵと、第２コア部５３２の第２外脚部５３２ｂの下面５３２ｂＤとが面接触した状態で固定される。上面５３１ｂＵと下面５３２ｂＤとの密着により、第１コア部５３１と第２コア部５３２との接触部分における磁気抵抗が小さい値に抑えられるため、フラックスゲートコア１１は、地磁気の影響を実質的に受けない、若しくは非常に受け難くなる。そのため、本実施例６のフラックスゲート電流センサ１は、ケーブルＣＬを流れる電流を精度良く検出することができる。なお、凸部５３１ｈと凹部５３２ｈのセットは、少なくとも一つあれば、本発明の目的は好適に達成される。
【実施例７】
【００４５】
図１０は、本実施例７のフィードバックコア６３０単体の断面図を示す。図１０に示されるように、本実施例７のフィードバックコア６３０は、第１コア部６３１と第２コア部６３２からなる。第２コア部６３２の第２外脚部は、第２外脚部６３２ｆと第２外脚部６３２ｇからなる二叉形状に形成されている。第２外脚部６３２ｆと第２外脚部６３２ｇとの隙間と、第１コア部６３１の第２外脚部６３１ｂの板厚は、例えばはめあい公差（中間ばめ又はしまりばめ）で規定されている。そのため、組立時において、第２コア部６３２を第１コア部６３１に対して矢印Ｃ方向に動かすと、第２外脚部６３１ｂが第２外脚部６３２ｆと第２外脚部６３２ｇとの間に挿し込まれて、適度な締め付け力を受ける。これにより、第２外脚部６３１ｂの上面６３１ｂＵと第２外脚部６３２ｆとが互いに密着するとともに、第２外脚部６３１ｂの下面６３１ｂＤと第２外脚部６３２ｇとが互いに密着した状態で、第１コア部６３１と第２コア部６３２とが連結し、固定状態となる。
【００４６】
本実施例７においては、上記の二面での密着により、第１コア部６３１と第２コア部６３２との接触部分における磁気抵抗が小さい値に抑えられるため、フラックスゲートコア１１は、地磁気の影響を実質的に受けない、若しくは非常に受け難くなる。そのため、本実施例７のフラックスゲート電流センサ１は、ケーブルＣＬを流れる電流を精度良く検出することができる。なお、本実施例７においては、第２ボビン４２による圧接狭持を併用して、上記の二面を密着させると尚よい。
【実施例８】
【００４７】
図１１は、本実施例８のフィードバックコア７３０単体の断面図を示す。図１１に示されるように、本実施例８のフィードバックコア７３０は、第１コア部７３１と第２コア部７３２からなる。第２コア部７３２の第２外脚部７３２ｂには、略半球状のエンボス部７３２ｉが形成されている。第２外脚部７３２ｂの根元の屈曲部Ｄは、やや鋭角に屈曲されている。そのため、エンボス部７３２ｉは、第１コア部７３１の第２外脚部７３１ｂの上面７３１ｂＵに、適度な付勢力で接触する。これにより、上面７３１ｂＵとエンボス部７３２ｉとが互いに密着した状態で、第１コア部７３１と第２コア部７３２とが連結し、固定状態となる。なお、エンボス部７３２ｉの頂点付近は、上面７３１ｂＵとの接触面積を増加させるため、平面状に形成されてもよい。
【００４８】
本実施例８においては、第１コア部７３１の第２外脚部７３１ｂの上面７３１ｂＵと、エンボス部７３２ｉとの密着により、第１コア部７３１と第２コア部７３２との接触部分における磁気抵抗が小さい値に抑えられるため、フラックスゲートコア１１は、地磁気の影響を実質的に受けない、若しくは非常に受け難くなる。そのため、本実施例８のフラックスゲート電流センサ１は、ケーブルＣＬを流れる電流を精度良く検出することができる。なお、本実施例８においては、第２ボビン４２による圧接狭持を併用して、上面７３１ｂＵとエンボス部７３２ｉとを密着させると尚よい。また、エンボス部７３２ｉは、少なくとも一つあれば、本発明の目的は好適に達成される。
【００４９】
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施の形態は、上記に説明したものに限定されず、特許請求の範囲の記載により表現された技術的思想の範囲内で任意に変更することができる。例えば、各実施例に示した密着手段（第２ボビン４２による圧接狭持、爪部１３２ｅによる係合、溶接Ｗによる溶接、磁性接着剤Ａによる接着、クリップ形状による狭持、凸部５３１ｈと凹部５３２ｈとの嵌合、二叉形状による狭持、エンボス部７３２ｉによる付勢）を適宜組み合わせて、第１コア部と第２コア部とを連結固定してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１ フラックスゲート電流センサ
１０ プローブ
２０ フィードバックコイル
３０、１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０、７３０ フィードバックコア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略コの字形状に曲折された２つの板形状を一体に連ねた、略３の字状のコアを一対有し、
前記一対のコアは、
互いの第１外脚部同士の少なくとも一部が接触するとともに、互いの第２外脚部同士の少なくとも一部が該第２外脚部の板厚方向に重ね合わせられた状態で接触しつつ、前記２つの略コの字形状の互いの連結部分の間に所定のギャップが保たれて、中途が括れた環状ループが形成されるように、対向配置され、
前記環状ループは、前記ギャップ部分を境に、前記第１外脚部側に、測定対象の電線が挿入され通されるスペースを規定する第１環部を有し、前記第２外脚部側に、該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配置するスペースを規定する第２環部を有することを特徴とする、フラックスゲート電流センサ用ループコア。
【請求項２】
前記第２外脚部同士の少なくとも一部を前記板厚方向に重ね合わせた状態で密着させる密着手段を有することを特徴とする、請求項１に記載のフラックスゲート電流センサ用ループコア。
【請求項３】
前記密着手段は、
一方の前記第２外脚部の先端に形成され、前記対向配置時に、他方の該第２外脚部に係合することにより、該第２外脚部同士を固定する爪部、
前記対向配置された状態のコア同士の少なくとも一部を溶接した溶接部、
前記対向配置された一対の前記第２外脚部の間に塗布された接着部、
一方の前記第２外脚部の先端に形成され、前記対向配置時に、他方の該第２外脚部を狭持することにより、該第２外脚部同士を固定する狭持部、
前記対向配置時に嵌合する、前記第２外脚部の一方に形成された凸部と、該第２外脚部の他方に形成された凹部からなる嵌合部、
の少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項２に記載のフラックスゲート電流センサ用ループコア。
【請求項４】
前記第１外脚部同士の少なくとも一部は、該第１外脚部の板厚方向に重ね合わせられた状態で接触していることを特徴とする、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のフラックスゲート電流センサ用ループコア。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか一項に記載のフラックスゲート電流センサ用ループコアと、
前記第２環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、
前記フラックスゲート電流センサ用ループコアに絶縁体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、フラックスゲート電流センサ。
【請求項６】
前記絶縁体は、前記第１外脚部の板厚方向に重ね合わせられた一対の該第１外脚部の側面、前記第２外脚部の板厚方向に重ね合わせられた一対の該第２外脚部の側面、の少なくとも一部を囲うボビンであり、
前記第１外脚部同士、前記第２外脚部同士の少なくとも一方は、前記ボビンによる圧接狭持により、互いに接触し固定されていることを特徴とする、請求項４を引用する請求項５に記載のフラックスゲート電流センサ。
【請求項１】
略コの字形状に曲折された２つの板形状を一体に連ねた、略３の字状のコアを一対有し、
前記一対のコアは、
互いの第１外脚部同士の少なくとも一部が接触するとともに、互いの第２外脚部同士の少なくとも一部が該第２外脚部の板厚方向に重ね合わせられた状態で接触しつつ、前記２つの略コの字形状の互いの連結部分の間に所定のギャップが保たれて、中途が括れた環状ループが形成されるように、対向配置され、
前記環状ループは、前記ギャップ部分を境に、前記第１外脚部側に、測定対象の電線が挿入され通されるスペースを規定する第１環部を有し、前記第２外脚部側に、該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配置するスペースを規定する第２環部を有することを特徴とする、フラックスゲート電流センサ用ループコア。
【請求項２】
前記第２外脚部同士の少なくとも一部を前記板厚方向に重ね合わせた状態で密着させる密着手段を有することを特徴とする、請求項１に記載のフラックスゲート電流センサ用ループコア。
【請求項３】
前記密着手段は、
一方の前記第２外脚部の先端に形成され、前記対向配置時に、他方の該第２外脚部に係合することにより、該第２外脚部同士を固定する爪部、
前記対向配置された状態のコア同士の少なくとも一部を溶接した溶接部、
前記対向配置された一対の前記第２外脚部の間に塗布された接着部、
一方の前記第２外脚部の先端に形成され、前記対向配置時に、他方の該第２外脚部を狭持することにより、該第２外脚部同士を固定する狭持部、
前記対向配置時に嵌合する、前記第２外脚部の一方に形成された凸部と、該第２外脚部の他方に形成された凹部からなる嵌合部、
の少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項２に記載のフラックスゲート電流センサ用ループコア。
【請求項４】
前記第１外脚部同士の少なくとも一部は、該第１外脚部の板厚方向に重ね合わせられた状態で接触していることを特徴とする、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のフラックスゲート電流センサ用ループコア。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか一項に記載のフラックスゲート電流センサ用ループコアと、
前記第２環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、
前記フラックスゲート電流センサ用ループコアに絶縁体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、フラックスゲート電流センサ。
【請求項６】
前記絶縁体は、前記第１外脚部の板厚方向に重ね合わせられた一対の該第１外脚部の側面、前記第２外脚部の板厚方向に重ね合わせられた一対の該第２外脚部の側面、の少なくとも一部を囲うボビンであり、
前記第１外脚部同士、前記第２外脚部同士の少なくとも一方は、前記ボビンによる圧接狭持により、互いに接触し固定されていることを特徴とする、請求項４を引用する請求項５に記載のフラックスゲート電流センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−６４６０８（Ｐ２０１３−６４６０８Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０１９７７（Ｐ２０１１−２０１９７７）
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（３９０００５２２３）株式会社タムラ製作所 (526)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（３９０００５２２３）株式会社タムラ製作所 (526)
【Ｆターム（参考）】
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