特開 2023-149404 ロゴスキーコイル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023149404

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】ロゴスキーコイル

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/18 20060101AFI20231005BHJP

   H01F 38/30 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

G01R15/18 A

H01F38/30

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022057955

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000145954

【氏名又は名称】株式会社昭電

(74)【代理人】

【識別番号】100090387

【弁理士】

【氏名又は名称】布施 行夫

(74)【代理人】

【識別番号】100090398

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 美千栄

(74)【代理人】

【識別番号】100148323

【弁理士】

【氏名又は名称】川▲崎▼ 通

(74)【代理人】

【識別番号】100168860

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 充史

(74)【代理人】

【氏名又は名称】森田 雄一

(72)【発明者】

【氏名】宮本 桂

(72)【発明者】

【氏名】向後 博

(72)【発明者】

【氏名】小原 丈人

【テーマコード（参考）】

2G025

5E081

【Ｆターム（参考）】

2G025AA00

2G025AA11

2G025AB14

2G025AC01

5E081AA05

(57)【要約】

【課題】静電シールド部材等を用いることなくリターン線を不要にし、しかも簡単に製造可能としてコストの低減を可能にしたロゴスキーコイルを提供する。
【解決手段】被測定電流Iが流れる導体２０を包囲するように配置されるコイル１２０と、被覆部材１２１と、コイル１２０の始端部１２０ａに接続される第１出力線１２０ｃと、コイル１２０の終端部１２０ｂが接続される第１接続部材１２３ｂと、第１接続部材１２３ｂとコネクタ結合により機械的かつ電気的に接続される第２接続部材１２２ａと、第２接続部材１２２ａに接続される第２出力線１２０ｄとを備え、被測定電流Ｉに応じてコイル１２０に流れる電流を、出力ケーブル１２４内の第１，第２出力線１２０ｃ，１２０ｄを介して測定回路１６により測定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定電流が流れる導体を包囲するように配置されるコイルと、
前記コイルを被覆する被覆部材と、
前記コイルの始端部に接続される第１出力線と、
前記コイルの終端部が接続される第１接続部材と、
前記第１接続部材とコネクタ結合により機械的かつ電気的に接続される第２接続部材と、
前記第２接続部材に接続される第２出力線と、
を備え、
前記被測定電流に応じて前記コイルに流れる電流を、前記第１出力線及び前記第２出力線を介して測定回路により測定可能にしたことを特徴とするロゴスキーコイル。

【請求項2】

請求項１に記載したロゴスキーコイルにおいて、
気体、液体または粉体を流通させる中空のホースの周壁部に配置された補強用の導体を前記コイルとし、前記周壁部を前記被覆部材として利用したことを特徴とするロゴスキーコイル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば風力発電設備のタワーや送電鉄塔の塔脚部に設置されて落雷時の雷サージ電流の大きさや落雷回数等を測定するためのロゴスキーコイルに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のロゴスキーコイルとしては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。
図５は、特許文献１に記載されたロゴスキーコイルを示している。図５において、１０はロゴスキーコイル本体、１１は巻芯、１２は巻芯１１の周方向に沿って巻かれたコイル、１３はコイル１２のリターン線、１４，１５は出力線、１６は検出信号の増幅、積分等を行う測定回路、１７は測定結果を表示する表示部、１８はロゴスキーコイル本体１０の内外周面を包囲する静電シールド部材である。

【0003】

周知のように、ロゴスキーコイルは、被測定電流Iが流れる導体２０を包囲するように設置されるものであり、被測定電流Iにより発生した磁束がコイル１２に鎖交して誘導起電力を生じ、この誘導起電力により流れる電流を検出して被測定電流Iの大きさ等を測定している。
例えば、風力発電設備のブレードやタワー、または送電鉄塔に落雷して発生した雷サージ電流を測定する場合には、タワーや送電鉄塔の塔脚部を包囲するようにロゴスキーコイル本体１０を設置する必要があり、出力線１４，１５をロゴスキーコイル本体１０の一端部側でまとめて処理するために、コイル１２の終端部をリターン線１３により始端部近傍に戻して出力線１４，１５を引き出している。

【0004】

しかしながら、リターン線１３をコイル１２の中心に通しながらその始端部側に引き回す作業は極めて煩雑であり、製造時間が長期化して多大な労力が必要になる。
このため、例えば特許文献２では、図６のロゴスキーコイル本体１０Ａに示すように、コイル１２の終端部を静電シールド部材１８に接続し、この静電シールド部材１８を等価的なリターン線として利用することにより図５のリターン線１３を不要にしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５５４７０３１号公報（図１等）

【特許文献2】特開２０１１－１７４７６９号公報（図１等）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献２に記載されたロゴスキーコイルでは、静電シールド部材１８が必要不可欠であり、静電シールド部材１８を備えていない場合には図６に示す構造を採用することができない。
また、設置対象であるタワーや送電鉄塔の塔脚部が大きくなるほど、ロゴスキーコイルの周方向の長さが長くなるため、コイル１２を巻芯１１に沿って巻き進める作業に多大な労力や時間を必要とし、これがコスト高を招いていた。

【0007】

そこで、本発明の解決課題は、静電シールド部材等を用いることなくリターン線を不要にし、しかも簡単に製造可能としてコストの低減を可能にしたロゴスキーコイルを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するため、本発明のロゴスキーコイルは、請求項１に記載するように、被測定電流が流れる導体を包囲するように配置されるコイルと、コイルを被覆する被覆部材と、コイルの始端部に接続される第１出力線と、コイルの終端部が接続される第１接続部材と、この第１接続部材とコネクタ結合により機械的かつ電気的に接続される第２接続部材と、この第２接続部材に接続される第２出力線とを備え、被測定電流に応じてコイルに流れる電流を、第１出力線及び第２出力線を介して測定回路により測定可能にしたものである。

【0009】

また、本発明は、請求項２に記載するように、気体、液体または粉体を流通させる中空のホースの周壁部に配置された補強用の導体を前記コイルとし、前記周壁部を前記被覆部材として利用することが望ましい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、静電シールド部材等を用いることなくリターン線を不要にすることができる。また、気体や液体、粉体を流通させる中空のホースの周壁部に設けられた補強用の導体をコイルとして利用し、かつ、前記周壁部を被覆部材として利用すれば、製造容易かつ低コストのロゴスキーコイルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態を示す全体構成図である。

【図2】本発明の実施形態におけるロゴスキーコイル本体の部分断面図である。

【図3】本発明の実施形態におけるコネクタ部分の拡大説明図である。

【図4】図１に示した測定回路の一例を示す回路図である。

【図5】従来技術を示すロゴスキーコイルの構成図である。

【図6】他の従来技術を示すロゴスキーコイルの構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、この実施形態に係るロゴスキーコイルの全体構成図である。
図１において、１００は両端部をコネクタ結合可能なロゴスキーコイル本体である。このロゴスキーコイル本体１００は被覆部材１２１の内部に電流検出用のコイル１２０が収容されており、被測定電流Iが流れる導体２０を包囲できるように全体が可撓性を有している。導体２０は、例えば風力発電設備のタワーに内蔵された接地線や送電鉄塔の塔脚部であり、被測定電流Iは導体２０に流れる雷サージ電流である。

【0013】

ロゴスキーコイル本体１００の両端部には、コネクタ１２２，１２３がそれぞれ設けられている。これらのコネクタ１２２，１２３は、導体２０を包囲するようにロゴスキーコイル本体１００を設置した状態で、後述する第１接続部１２３ｂと第２接続部１２２ａとを機械的かつ電気的に接続するためのものである。
また、コネクタ１２２側には、コイル１２０の始端部と終端部とにそれぞれ接続される後述の出力線１２０ｃ，１２０ｄを収容する出力ケーブル１２４が設けられており、この出力ケーブル１２４には測定回路１６と表示部１７が順次接続されている。

【0014】

図２は、ロゴスキーコイル本体１００の部分断面図である。このロゴスキーコイル本体１００としては、気体、液体または粉体を流通させる中空のホースを用いることができ、合成樹脂またはゴム等からなる周壁部を被覆部材１２１とし、その内面に巻かれた補強用の導体（鋼線等）をコイル１２０として利用することができる。

【0015】

図３は、ロゴスキーコイル本体１００のコネクタ部分を拡大して示したものである。
一方のコネクタ１２２の内部において、コイル１２０の始端部（巻始め部）１２０ａは第１出力線１２０ｃに接続されている。また、コネクタ１２２の内部には、第２出力線１２０ｄに接続された第２接続部１２２ａが配置されており、前記第１出力線１２０ｃと第２出力線１２０ｄとは出力ケーブル１２４によって前記測定回路１６に接続されている。
更に、他方のコネクタ１２３の内部には、コイル１２０の終端部（巻終わり部）１２０ｂに接続された第１接続部１２３ｂが配置されており、コネクタ１２２，１２３を結合することにより両接続部１２２ａ，１２３ｂが機械的かつ電気的に接続されるように構成されている。

【0016】

図３では、コネクタ１２２，１２３や第１接続部１２３ｂ，第２接続部１２２ａの形状、構造をあくまで概念的、原理的に簡略して示してあり、これらの具体的な形状、構造は図示例に何ら限定されるものではない。例えば、接続部１２２ａ，１２３ｂは、図示するオス型とメス型との接続構造以外のものであっても良い。
すなわち、コネクタ１２２，１２３や接続部１２２ａ，１２３ｂは、ロゴスキーコイル本体１００の両端部を機械的に結合することによって接続部１２２ａ，１２３ｂ同士を電気的に接続可能なものであれば、いかなる形状、構造であっても良い。

【0017】

次に、図４は測定回路１６の一例を示す回路図である。
図４において、入力端子ＩＮには前述した出力ケーブル１２４の出力線１２０ｃ，１２０ｄが接続されている。抵抗Ｒ_１及びコンデンサＣ_１はローパスフィルタ（積分器）として機能し、例えば、０．１～３００［ｋＨｚ］の信号（電流信号）を基準となる利得から±３［ｄＢ］の範囲で通過させる。このローパスフィルタの出力信号のゲインが信号ケーブル１２４の長さ及びコイル１２０の外径に応じて所定値になるように、抵抗Ｒ_１は可変抵抗として構成されている。

【0018】

抵抗Ｒ_１とコンデンサＣ_１との接続点は第１のオペアンプＯＰ_１の反転入力端子に接続され、このオペアンプＯＰ_１の非反転入力端子は接地されている。また、オペアンプＯＰ_１の帰還回路には、抵抗Ｒ_２，Ｒ_４の直列回路とコンデンサＣ_２との並列回路が接続され、抵抗Ｒ_２，Ｒ_４同士の接続点は抵抗Ｒ_３を介して接地されている。
帰還回路に抵抗Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_４及びコンデンサＣ_２を有する上記オペアンプＯＰ_１は、ローパスフィルタ（積分器）を介して入力された信号を積分して所定の大きさの電圧を出力するように動作する。

【0019】

更に、抵抗Ｒ_４とコンデンサＣ_２との接続点は抵抗Ｒ_５を介して第２のオペアンプＯＰ_２の反転入力端子に接続され、このオペアンプＯＰ_２の非反転入力端子は接地されている。また、オペアンプＯＰ_２の帰還回路には抵抗Ｒ_６が接続されており、上記抵抗Ｒ_５，Ｒ_６の比に応じて増幅された電圧が出力端子ＯＵＴから図１の表示部１７に送られ、雷サージ電流の大きさが落雷時刻や落雷回数と共に表示される。なお、図４ではオペアンプＯＰ_１，ＯＰ_２の正負電源の図示を省略してある。
出力端子ＯＵＴから得られる信号は、外部に伝送して集中的に監視しても良い。

【0020】

なお、本発明の要旨は、ロゴスキーコイル本体１００からコイル１２０のリターン線を除去すること、及び、ロゴスキーコイル本体１００の両端部をコネクタによって結合すること等にあり、測定回路１６の構成は図４に示したものに何ら限定されないのは勿論である。

【符号の説明】

【0021】

１６：測定回路
１７：表示部
２０：導体
１００：ロゴスキーコイル本体
１２０：コイル
１２０ａ：始端部
１２０ｂ：終端部
１２０ｃ：第１出力線
１２０ｄ：第２出力線
１２１：被覆部材
１２２，１２３：コネクタ
１２２ａ：第２接続部材
１２３ｂ：第１接続部材
１２４：信号ケーブル
Ｉ：被測定電流
ＩＮ：入力端子
ＯＵＴ：出力端子
ＯＰ_１，ＯＰ_２：オペアンプ
Ｒ_１～Ｒ６：抵抗
Ｃ_１，Ｃ_２：コンデンサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】