JP2005049311A - Current sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電流センサに関し、特に漏電遮断機のゼロ相変流器等に用いるのに好適な電流センサに関する。 The present invention relates to a current sensor, and more particularly to a current sensor suitable for use in a zero-phase current transformer of an earth leakage breaker.
従来の電流センサの構造について説明する。図3は、従来の電流センサの断面構造図である。環状コア31を収納したコアケース32に巻き付けた出力電圧検出用の巻線33と、その外側に順次、シールド板34、シールドケース35、外装ケース36があり、外装ケース36の間隙に充填した絶縁性樹脂37から構成している。環状コア31は高透磁率の材料、例えばパーマロイやフェライトの板の積層体であり、かつ、この積層体31の上部に一層の飽和磁束密度の高い材料、例えばケイ素鋼や純鉄の板34aが積層されている。
The structure of a conventional current sensor will be described. FIG. 3 is a sectional view of a conventional current sensor. A
従来の構造の電流センサは、電流センサ中央の穴に電力線を貫通して電流を流した時に、電力線の先端部で漏電や短絡が発生すると、図3の中でIin、Ioutで示した電力線内の入出力電流の平衡が崩れるために、電磁誘導の原理で、コアケース32に巻き付けた出力電圧検出用の巻線33に電圧が発生する物である。
When a current sensor having a conventional structure passes through a power line through the hole in the center of the current sensor and a current leaks or a short circuit occurs at the tip of the power line, the inside of the power line indicated by Iin and Iout in FIG. Since the input / output current balance is lost, a voltage is generated in the output voltage detection winding 33 wound around the
従来の構造の電流センサにおいては、電力線に流す電流値を大きくすると、コアの磁気特性が飽和し、出力電圧の誤差が大きくなるという欠点が有り、前述のように環状コアの積層体31の上部に、一層の飽和磁束密度の高い材料、例えばケイ素鋼や純鉄の板34aを積層し、磁気特性の飽和を防止し、出力電圧の誤差が大きくならないようにする必要があった。
In the current sensor having the conventional structure, if the current value flowing through the power line is increased, the magnetic characteristics of the core are saturated, and the error of the output voltage becomes large. In addition, a material having a higher saturation magnetic flux density, for example, a
近年の電子機器の小型化に伴い、漏電遮断機に対しても小型化の要求が強く、また、微小の漏電電流に対しても出力電圧が得られる高感度化の要求がある。それに伴い電流センサにも小型化、高感度化が求められていた。 With recent miniaturization of electronic devices, there is a strong demand for downsizing of the earth leakage breaker, and there is also a demand for high sensitivity capable of obtaining an output voltage with respect to a minute leakage current. Along with this, miniaturization and high sensitivity have been demanded for current sensors.
電流センサの小型化に関する先行公知文献としては、特許文献1がある。これは零相変流器のテストコイルのみの小型化に関するもので、電流センサの小型化や高感度化の記載は無い。
電流センサの小型化と高感度化は、お互いに相反する特性の要求であるが、本発明は、電流センサの構成材料、構造を各種検討し、小型で高感度の電流センサを提供することを目的とする。 Although miniaturization and high sensitivity of current sensors are requirements for mutually conflicting characteristics, the present invention considers various constituent materials and structures of current sensors, and provides a small and highly sensitive current sensor. Objective.
本発明によれば、高透磁率材料の環状コアと、該環状コアを収納するコアケースと、前記コアケースに巻き付けられた出力電圧検出用の巻線と、シールド板もしくはシールドケースと、外装ケースと、前記巻線に接続するリード線と、外装ケースの間隙に充填した絶縁性樹脂から構成した電流センサにおいて、前記コアケースの蓋または内周面または外周面に飽和磁束密度の高い材料の板を用いたことを特徴とする電流センサが得られる。 According to the present invention, an annular core made of a high magnetic permeability material, a core case that houses the annular core, a winding for detecting an output voltage wound around the core case, a shield plate or a shield case, and an exterior case And a lead plate connected to the winding and an insulating resin filled in a gap between the outer case, and a plate made of a material having a high saturation magnetic flux density on the lid or inner peripheral surface or outer peripheral surface of the core case A current sensor characterized by using can be obtained.
また、本発明によれば、前記飽和磁束密度の高い材料はケイ素鋼または純鉄の板であることを特徴し、前記高透磁率材料の環状コアはパーマロイまたはフェライトの板の積層体、またはパーマロイの板を円形状や方形状に巻いて成形したものであることを特徴とし、前記シールド板もしくはシールドケースは飽和磁束密度の高いケイ素鋼または純鉄を用いていることを特徴とする電流センサが得られる。 According to the present invention, the material having a high saturation magnetic flux density is a plate of silicon steel or pure iron, and the annular core of the high magnetic permeability material is a laminate of permalloy or ferrite plates, or permalloy. A current sensor characterized in that the shield plate or shield case is made of silicon steel or pure iron having a high saturation magnetic flux density. can get.
上述したように、従来環状コアの磁気特性の飽和の防止の為に用いていたコア積層体上部の飽和磁束密度の高い材料の板をコアケースの蓋または内周面または外周面とすることで、コア自体の小型化が可能である。また、飽和防止のコア材を高透磁率材料に置換することで、電流センサの高感度化が可能である。 As described above, by using a plate made of a material having a high saturation magnetic flux density at the top of the core laminated body, which has been used for preventing saturation of the magnetic properties of the annular core, as a lid or inner peripheral surface or outer peripheral surface of the core case. The core itself can be downsized. Further, by replacing the saturation-preventing core material with a high permeability material, the sensitivity of the current sensor can be increased.
以下、本発明の実施の形態を図1、図2に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
図1は、本発明の電流センサの断面図である。高透磁率材料の環状コア1をコアケース2に収納し、前記コアケース2に出力電圧検出用の巻線3を巻きつけた物に、シールド板4もしくはシールドケース5を取り付け、外装ケース6に収納して、外装ケース6の間隙に絶縁性樹脂7を充填した構成であり、前記コアケースの蓋に飽和磁束密度の高い材料の板4aを用いた電流センサである。
FIG. 1 is a cross-sectional view of the current sensor of the present invention. An
図2は、環状コア1とコアケース2の拡大断面図であり、図2(a)は蓋を飽和磁束密度の高い材料の板4aとした図、図2(b)はコアケースの外周面蓋を飽和磁束密度の高い材料の板4aとした図、図2(c)はコアケースの内周面蓋を飽和磁束密度の高い材料の板4aとした図をそれぞれ示す。
2 is an enlarged cross-sectional view of the
(実施例1)
環状コアとして78%Niパーマロイの外径10mm−内径6mm−厚さ0.3mmの板を20枚積層体を、この積層体が収納可能な内径寸法で肉厚が0.3mmのプラスチック製のコアケースで蓋が6%Si珪素鋼鈑の物に収納し、このコアケースに外径0.1mmの絶縁被覆電線を1000回巻き回し、この電線の始端と終端を引き出し電線に接続した。更に、巻線上がりのコアケースを純鉄のシールド板で挟みこみ、純鉄のシールドケースに収納し、このシールドケースを外径15mm−内径4mm−高さ10mmプラスチック製の外装ケースに収納し、外装ケースの内部の間隙にエポキシ系樹脂を充填、硬化して電流センサとした。
(Example 1)
As an annular core, a laminate of 20 plates of 78% Ni permalloy having an outer diameter of 10 mm, an inner diameter of 6 mm, and a thickness of 0.3 mm, and a plastic core having an inner diameter dimension that can accommodate the laminated body and a thickness of 0.3 mm The case was housed in a 6% Si silicon steel case, and an insulation-coated electric wire having an outer diameter of 0.1 mm was wound around the core case 1000 times, and the beginning and end of this electric wire were connected to the lead-out electric wire. Further, the wound core case is sandwiched between pure iron shield plates and stored in a pure iron shield case. The shield case is stored in a plastic outer case having an outer diameter of 15 mm, an inner diameter of 4 mm, and a height of 10 mm. An epoxy resin was filled in the gap inside the outer case and cured to obtain a current sensor.
(実施例2)
環状コアとしてMn−Zn系フェライトの外径10mm−内径6mm−厚さ0.3mmの板を20枚積層体を、この積層体が収納可能な内径寸法で肉厚が0.3mmのプラスチック製のコアケースで蓋が純鉄の物に収納し、このコアケースに外径0.1mmの絶縁被覆電線を1000回巻き回し、この電線の始端と終端を引き出し電線に接続した。更に、巻線上がりのコアケースを6%Si珪素鋼鈑のシールド板で挟みこみ、純鉄のシールドケースに収納し、このシールドケースを外径15mm−内径4mm−高さ12mmプラスチック製の外装ケースに収納し、外装ケースの内部の間隙にエポキシ系樹脂を充填、硬化して電流センサとした。
(Example 2)
As an annular core, 20 plates of Mn—Zn ferrite outer diameter 10 mm—
前述の実施例1及び実施例2によれば、環状コアの高さを1mm低くすることが出来るので、従来の電流センサに比べ、高さで10%の小型化が可能である。また、環状コアの積層体の上部の飽和磁束密度の高い材料を高透磁率材料で置換することで、高透磁率材料の体積を17%大きくすることが出来、電流センサとして約15%の感度の向上が可能である。 According to the first embodiment and the second embodiment described above, the height of the annular core can be reduced by 1 mm. Therefore, the height can be reduced by 10% compared to the conventional current sensor. Also, by replacing the material with high saturation magnetic flux density at the top of the annular core laminate with a high permeability material, the volume of the high permeability material can be increased by 17%, and the sensitivity of the current sensor is about 15%. Can be improved.
1 環状コア
2 コアケース
3 出力電圧検出用の巻線
3a 引き出し電線
4 シールド板
4a ケースの蓋
5 シールドケース
6 外装ケース
7 絶縁性樹脂
31 環状コア
32 コアケース
33 出力電圧検出用の巻線
33a 引き出し電線
34 シールド板
34a 飽和磁束密度の高い材料の板
35 シールドケース
36 外装ケース
37 絶縁性樹脂
1 annular core
2
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- 2003-07-31 JP JP2003284109A patent/JP2005049311A/en active Pending
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