特開 2024-2536 電流ケーブル及び測定方法

(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】P2024002536

(43)【公開日】2024-01-11

(54)【発明の名称】電流ケーブル及び測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/18 20060101AFI20231228BHJP

【ＦＩ】

G01R15/18 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022101780

(22)【出願日】2022-06-24

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和３年度、文部科学省、科学技術試験研究委託事業「革新的パワーエレクトロニクス創出基盤技術開発事業」、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】305027401

【氏名又は名称】東京都公立大学法人

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100175824

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100152272

【弁理士】

【氏名又は名称】川越 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100181722

【弁理士】

【氏名又は名称】春田 洋孝

(72)【発明者】

【氏名】高野 耕至

(72)【発明者】

【氏名】和田 圭二

(72)【発明者】

【氏名】備前 良雄

(72)【発明者】

【氏名】織田 紘介

【テーマコード（参考）】

2G025

【Ｆターム（参考）】

2G025AA00

2G025AB14

(57)【要約】

【課題】貫通型電流センサによる測定における作業を簡易化する電流ケーブルを提供する。
【解決手段】第１入力端子と第２入力端子とが設けられる入力部と、第１中継端子と第２中継端子とが設けられる中継部と、前記中継部に着脱可能に構成され、前記中継部に装着したときに前記第１中継端子と接触する第１接続端子および前記第２中継端子と接触する第２接続端子、ならびに前記第１接続端子と導通する第１出力端子および前記第２接続端子と導通する第２出力端子が設けられた出力部と、前記第１入力端子と前記第１中継端子とを接続する第１フォワードケーブルと、前記第２入力端子と前記第２中継端子とを接続する第２フォワードケーブルと、前記第１出力端子と前記第２フォワードケーブルとを接続する第１ループバックケーブルとを備える電流ケーブル。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１入力端子と第２入力端子とが設けられる入力部と、
第１中継端子と第２中継端子とが設けられる中継部と、
前記中継部に着脱可能に構成され、前記中継部に装着したときに前記第１中継端子と接触する第１接続端子および前記第２中継端子と接触する第２接続端子、ならびに前記第１接続端子と導通する第１出力端子および前記第２接続端子と導通する第２出力端子が設けられた出力部と、
前記第１入力端子と前記第１中継端子とを接続する第１フォワードケーブルと、
前記第２入力端子と前記第２中継端子とを接続する第２フォワードケーブルと、
前記第１出力端子と前記第２フォワードケーブルとを接続する第１ループバックケーブルと
を備える電流ケーブル。

【請求項2】

第１入力端子から第ｎ入力端子（ｎは２以上の整数）までの複数の入力端子を備える入力部と、
第１中継端子から第ｎ中継端子までの複数の中継端子を備える中継部と、
前記中継部に着脱可能に構成され、前記中継部に装着したときに前記第１中継端子から前記第ｎ中継端子とそれぞれ順番に接触する第１接続端子から第ｎ接続端子、ならびに前記第１接続端子から第ｎ接続端子とそれぞれ順番に導通する第１出力端子から第ｎ出力端子が設けられた出力部と、
ｎ個のフォワードケーブルであって、第１入力端子から第ｎ入力端子と第１中継端子から第ｎ中継端子とをそれぞれ順番に接続するフォワードケーブルと、
第ｋ出力端子（１≦ｋ≦ｎ－１）と第（ｋ＋１）フォワードケーブルとを接続する第ｋループバックケーブルと、
を備える電流ケーブル。

【請求項3】

第１入力端子から第ｎ_ｘ入力端子（１≦ｘ≦ｍ、ｍは２以上の整数、ｎ_ｘはそれぞれ２以上の整数）までの入力端子を備える入力部と、
第１中継端子から第ｎ_ｘ中継端子までの複数の中継端子を備える中継部と、
前記中継部に着脱可能に構成され、前記中継部に装着したときに前記第１中継端子から前記第ｎ中継端子とそれぞれ順番に接触する第１接続端子から第ｎ_ｘ接続端子、ならびに前記第１接続端子から第ｎ_ｘ接続端子とそれぞれ順番に導通する第１出力端子から第ｎ_ｘ出力端子が設けられた出力部と、
ｎ_ｘ個のフォワードケーブルであって、第１入力端子から第ｎ_ｘ入力端子と第１中継端子から第ｎ_ｘ中継端子とをそれぞれ順番に接続するフォワードケーブルと、
第ｋ出力端子（１≦ｋ≦ｎ_ｘ－１）と第（ｋ＋１）フォワードケーブルとを接続する第ｋループバックケーブルと、
を備えるｍ個のケーブルモジュールを備え、
第ｍケーブルモジュール以外の第ｘケーブルモジュールの出力部の第ｎ_ｘ出力端子と、第（ｘ＋１）ケーブルモジュールの第１フォワードケーブルとを接続するモジュール間ケーブルを備える、
電流ケーブル。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載の電流ケーブルと、
前記電流ケーブルの前記フォワードケーブルを貫通穴に通した貫通型電流センサと、
を用いた電流の測定方法であって、
前記貫通型電流センサにより、前記フォワードケーブルを流れる電流値を測定し、
前記貫通型電流センサによる計測値を電流が流れた前記フォワードケーブルの数で割ることで、前記電流ケーブルから出力される電流値を算出する、
測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電流ケーブル及び測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

貫通型電流センサを用いて電流を測定する場合、測定対象である電流経路を一度切断し、切断した一方を貫通型電流センサの貫通穴に通して電流経路を再接続する必要がある。

【0003】

電流センサの感度である単位電流当たりの出力電圧を増幅するために、切断した電流経路を貫通穴に通し、整数回巻線してから電流経路を再接続することがある。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】“電流プローブと計測の基礎(Tektronix 編)”、［online］、ケイテック、［2022年4月28日検索］、インターネット〈URL: http://www.ktek.jp/probe-v-a-frm2011-11/tek-current-probe-tech-note.pdf〉

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、電流センサの感度を適切にするためには、電流センサへの巻線数を増減させて電流センサの出力電圧を確認する作業を繰り返す必要がある。このとき、電流経路を切断し巻線数を増減させて切断された電流経路を再接続するが、作業は特に巻線数が増加するにしたがって煩雑になり時間を要する。

【0006】

また、測定対象の電流経路を変更するためには、電流経路から電流センサを取り外す必要があるが、特に巻線数が増加するにしたがって電流センサを取り外す作業は煩雑になり時間を要する。
本発明の目的は、上述した課題を解決する電流ケーブルを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、第１入力端子と第２入力端子とが設けられる入力部と、第１中継端子と第２中継端子とが設けられる中継部と、前記中継部に着脱可能に構成され、前記中継部に装着したときに前記第１中継端子と接触する第１接続端子および前記第２中継端子と接触する第２接続端子、ならびに前記第１接続端子と導通する第１出力端子および前記第２接続端子と導通する第２出力端子が設けられた出力部と、前記第１入力端子と前記第１中継端子とを接続する第１フォワードケーブルと、前記第２入力端子と前記第２中継端子とを接続する第２フォワードケーブルと、前記第１出力端子と前記第２フォワードケーブルとを接続する第１ループバックケーブルとを備える電流ケーブルである。

【0008】

本発明の一態様は、第１入力端子から第ｎ入力端子（ｎは２以上の整数）までの複数の入力端子を備える入力部と、第１中継端子から第ｎ中継端子までの複数の中継端子を備える中継部と、前記中継部に着脱可能に構成され、前記中継部に装着したときに前記第１中継端子から前記第ｎ中継端子とそれぞれ順番に接触する第１接続端子から第ｎ接続端子、ならびに前記第１接続端子から第ｎ接続端子とそれぞれ順番に導通する第１出力端子から第ｎ出力端子が設けられた出力部と、ｎ個のフォワードケーブルであって、第１入力端子から第ｎ入力端子と第１中継端子から第ｎ中継端子とをそれぞれ順番に接続するフォワードケーブルと、第ｋ出力端子（１≦ｋ≦ｎ－１）と第（ｋ＋１）フォワードケーブルとを接続する第ｋループバックケーブルと、を備える電流ケーブルである。

【0009】

本発明の一態様は、第１入力端子から第ｎ_ｘ入力端子（１≦ｘ≦ｍ、ｍは２以上の整数、ｎ_ｘはそれぞれ２以上の整数）までの入力端子を備える入力部と、第１中継端子から第ｎ_ｘ中継端子までの複数の中継端子を備える中継部と、前記中継部に着脱可能に構成され、前記中継部に装着したときに前記第１中継端子から前記第ｎ中継端子とそれぞれ順番に接触する第１接続端子から第ｎ_ｘ接続端子、ならびに前記第１接続端子から第ｎ_ｘ接続端子とそれぞれ順番に導通する第１出力端子から第ｎ_ｘ出力端子が設けられた出力部と、ｎ_ｘ個のフォワードケーブルであって、第１入力端子から第ｎ_ｘ入力端子と第１中継端子から第ｎ_ｘ中継端子とをそれぞれ順番に接続するフォワードケーブルと、第ｋ出力端子（１≦ｋ≦ｎ_ｘ－１）と第（ｋ＋１）フォワードケーブルとを接続する第ｋループバックケーブルと、を備えるｍ個のケーブルモジュールを備え、第ｍケーブルモジュール以外の第ｘケーブルモジュールの出力部の第ｎ_ｘ出力端子と、第（ｘ＋１）ケーブルモジュールの第１フォワードケーブルとを接続するモジュール間ケーブルを備える、電流ケーブルである。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、簡易に貫通型電流センサの感度を任意の整数倍に増幅することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】ｎ＝３のときの第１の実施形態に係る電流ケーブル１の構成を示す図である。

【図2】ｎ＝３のときの第１の実施形態に係る電流ケーブル１の使用例を示す図である。

【図3】電流ケーブル１を用いた測定方法を示すフローチャートである。

【図4】ｍ＝２、ｎ_１＝３及びｎ_２＝３のときの第２の実施形態に係る電流ケーブル１を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態について詳しく説明する。
第１の実施形態に係る電流ケーブル１は、入力部２、中継部４、出力部５、フォワードケーブル４０及びループバックケーブル５０を備える。入力部２は、第１入力端子２０－１から第ｎ入力端子２０－ｎ（ｎは２以上の整数）までの複数の入力端子２０を備える。中継部４は第１中継端子４１－１から第ｎ中継端子４１－ｎまでのｎ個の中継端子４１を備える。第１中継端子４１－１から第ｎ中継端子４１－ｎは、第１入力端子２０－１から第ｎ入力端子２０－ｎとそれぞれ順番に第１フォワードケーブル４０－１から第ｎフォワードケーブル４０－ｎにより接続される。すなわち、第ｋフォワードケーブル４０－ｋは、第ｋ中継端子４１－ｋと第ｋ入力端子２０－ｋとを接続する。

【0013】

出力部５は、第１接続端子５１－１から第ｎ接続端子５１－ｎまでのｎ個の接続端子５１を備える。また、出力部５は、第１出力端子３０－１から第ｎ出力端子３０－ｎまでのｎ個の出力端子３０を備える。出力部５は、中継部４と着脱可能に構成される。出力部５は、中継部４に装着したときに第１中継端子４１－１から第ｎ中継端子４１－ｎのｎ個の中継端子４１が、第１接続端子５１－１から第ｎ接続端子５１－ｎのｎ個の接続端子５１とそれぞれ順番に接続する。また、第１出力端子３０－１から第ｎ出力端子３０－ｎまでのｎ個の出力端子３０は第１接続端子５１－１から第ｎ接続端子５１－ｎのｎ個の接続端子５１とそれぞれ順番に導通する。

【0014】

例えば、中継端子４１と接続端子５１とは対応する接続端子同士が嵌合するように構成され、第１中継端子４１－１から第ｎ中継端子４１－ｎが第１接続端子５１－１から第ｎ接続端子５１－１とそれぞれ順番に接続されるように構成される。

【0015】

また、第ｋ出力端子３０－ｋ（１≦ｋ≦ｎ－１）は、第（ｋ＋１）フォワードケーブル４０－（ｋ＋１）に第ｋループバックケーブル５０－ｋにより接続される。

【0016】

電流ケーブル１の使用手順を説明する。初めに中継部４と出力部５とを外す。その後、フォワードケーブル４０を貫通型電流センサ１０の貫通穴１１に通す。ループバックケーブル５０は、貫通型電流センサ１０の外側を経由させ、貫通穴１１に通さない。その後、中継部４と出力部５とを接続する。

【0017】

その後、入力部２のいずれかの入力端子２０と、出力部５の第ｎ出力端子３０－ｎとの間に電流を流し、貫通型電流センサ１０による計測値を取得する。電流を流す入力端子２０を変えることで、フォワードケーブル４０のうち、電流が流れる経路の本数が変化する。例えば、第１入力端子２０－１に電流を入力した場合は、ｎ本のフォワードケーブル４０に電流が流れるが、第２入力端子２０－２に電流を入力した場合は、（ｎ－１）本のフォワードケーブル４０に電流が流れる。最終的には、貫通型電流センサ１０による計測値を電流が流れたフォワードケーブル４０の数で割ることで、入力部２に入力され出力部５から出力される電流値を算出することができる。例えば、コンピュータが貫通型電流センサ１０による計測値及び電流が流れたフォワードケーブル４０の数を取得し、出力部５から出力される電流値を算出してもよい。

【0018】

以下、ｎ＝３のときの第１の実施形態に係る電流ケーブル１について図面を参照しながら説明する。図１は、ｎ＝３のときの第１の実施形態に係る電流ケーブル１の構成を示す図である。入力部２は、第１入力端子２０－１、第２入力端子２０－２、第３入力端子２０－３を備える。中継部４は、第１中継端子４１－１、第２中継端子４１－２、第３中継端子４１－３を備える。出力部５は、第１接続端子５１－１、第２接続端子、第３接続端子５１－３、第１出力端子３０－１、第２出力端子３０－２及び第３出力端子３０－３を備える。第１入力端子２０－１と第１中継端子４１－１とが第１フォワードケーブル４０－１により接続され、第２入力端子２０－２と第２中継端子４１－２とが第２フォワードケーブル４０－２により接続され、第３入力端子２０－３と第３中継端子４１－３とが第３フォワードケーブル４０－３により接続される。

【0019】

さらに第１出力端子３０－１は、第２入力端子２０－２と第２出力端子３０－２との間に第１ループバックケーブル５０－１により接続され、第２出力端子３０－２は、第３入力端子２０－３と第３出力端子３０－３との間に第２ループバックケーブル５０－２により接続される。

【0020】

図２は、ｎ＝３のときの第１の実施形態に係る電流ケーブル１の使用例を示す図である。中継部４と出力部５とを分離し、第１フォワードケーブル４０－１、第２フォワードケーブル４０－２及び第３フォワードケーブル４０－３を貫通穴１１に通す。第１ループバックケーブル５０－１及び第２ループバックケーブル５０－２は貫通型電流センサ１０の外側を経由させ、貫通穴１１に通さない。

【0021】

電流ケーブル１には、第１入力端子２０－１、第２入力端子２０－２又は第３入力端子２０－３から電流が入力される。第１入力端子２０－１に電流を入力した場合は、フォワードケーブル４０のうち、第１フォワードケーブル４０－１、第２フォワードケーブル４０－２及び第３フォワードケーブル４０－３に電流が流れる。つまり、電流ケーブル１によって巻線数３の回路が形成される。第２入力端子２０－２に電流を入力した場合は、第２フォワードケーブル４０－２及び第３フォワードケーブル４０－３に電流が流れる。つまり、電流ケーブル１によって巻線数２の回路が形成される。第３入力端子２０－３に電流を入力した場合は、第３フォワードケーブル４０－３に電流が流れる。つまり、電流ケーブル１によって巻線数１の回路が形成される。

【0022】

図３は、電流ケーブル１を用いた測定方法を示すフローチャートである。貫通型電流センサ１０は、貫通穴１１を通るフォワードケーブル４０に流れる電流値を測定する（ステップＳ１１）。その後、コンピュータが貫通型電流センサ１０による計測値及び電流が流れたフォワードケーブル４０の数に基づき、出力部５から出力される電流値を算出する（ステップＳ１２）。電流が流れたフォワードケーブル４０の数は、例えばコンピュータに利用者が入力することで取得される。また、電流が流れたフォワードケーブル４０の数は、例えば入力端子２０に取り付けられたセンサが端子の接続を感知することで、取得されてもよい。

【0023】

以上のように、電流ケーブル１は中継部４と出力部５とが分離可能になっていることで、中継部４と出力部５とを分離させてフォワードケーブル４０を貫通型電流センサ１０の貫通穴１１に通すことができる。また、利用者は電流を入力する入力端子２０を変えることで、貫通穴１１を通るフォワードケーブル４０のうち電流が流れるフォワードケーブル４０の本数を変えることができ、巻線数を増減させることと同等の効果を得ることができる。これにより、電流センサの感度の調整作業を簡易的に行うことができる。

【0024】

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る電流ケーブル１は、ｍ個（ｍは２以上の整数）のケーブルモジュール６と（ｍ－１）個のモジュール間ケーブル６０を備える。各々のケーブルモジュール６は、第１の実施形態に係る電流ケーブル１であって、ｎ＝ｎ_ｘ（１≦ｘ≦ｍ、ｎ_ｘはそれぞれ２以上の整数）である電流ケーブルである。

【0025】

第ｘモジュール間ケーブル６０（１≦ｘ≦ｍ－１）は、第ｘケーブルモジュールの出力部の第ｎ_ｘ出力端子と、第（ｘ＋１）ケーブルモジュールの第１フォワードケーブルとを接続する。第ｘモジュール間ケーブル６０と第（ｘ＋１）ケーブルモジュールの第１フォワードケーブルは、はんだ付けなどにより着脱不能に接続される。

【0026】

以下、ｍ＝２、ｎ_１＝３及びｎ_２＝３のときの第２の実施形態に係る電流ケーブル１について図面を参照しながら説明する。図４は、ｍ＝２、ｎ_１＝３及びｎ_２＝３のときの第２の実施形態に係る電流ケーブル１を示す図である。電流ケーブル１は、第１ケーブルモジュール６－１、第２ケーブルモジュール６－２及び第１モジュール間ケーブル６０－１を備える。

【0027】

第１入力部２ａと第１中継部４ａとが接続される。より詳細には、第１入力端子２０－１ａと第１出力端子３０－１ａとが第１フォワードケーブル４０－１ａにより接続され、第２入力端子２０－２ａと第２出力端子３０－２ａとが第２フォワードケーブル４０－２ａにより接続され、第３入力端子２０－３ａと第３出力端子３０－３ａとが第３フォワードケーブル４０－３ａにより接続される。さらに、第１出力端子３０－１ａは、第２入力端子２０－２ａと第２出力端子３０－２ａとの間とループバックケーブル５０－１ａにより接続され、第２出力端子３０－２ａは、第３入力端子２０－３ａと第３出力端子３０－３ａとの間とループバックケーブル５０－２ａにより接続される。

【0028】

第２入力部２ｂと第２中継部４ｂとが接続される。より詳細には、第１入力端子２０－１ｂと第１出力端子３０－１ｂとが第１フォワードケーブル４０－１ｂにより接続され、第２入力端子２０－２ｂと第２出力端子３０－２ｂとが第２フォワードケーブル４０－２ｂにより接続され、第３入力端子２０－３ｂと第３出力端子３０－３ｂとが第３フォワードケーブル４０－３ｂにより接続される。さらに、第１出力端子３０－１ｂは、第２入力端子２０－２ｂと第２出力端子３０－２ｂとの間とループバックケーブル５０－１ｂにより接続され、第２出力端子３０－２ｂは、第３入力端子２０－３ｂと第３出力端子３０－３ｂとの間とループバックケーブル５０－２ｂにより接続される。

【0029】

さらに、第１出力部５ａの第３出力端子３０－３ａは、第２ケーブルモジュールの第１フォワードケーブル４０－１ｂと、第１モジュール間ケーブル６０－１により接続される。

【0030】

電流ケーブル１の利用者は、第１の実施形態と同様に、各ケーブルモジュール６において、中継部４と出力部５とを外し、その後、フォワードケーブル４０を貫通型電流センサ１０の貫通穴１１に通す。ループバックケーブル５０は、貫通型電流センサ１０の外側を経由させ、貫通穴１１に通さない。その後、中継部４と出力部５とを接続する。

【0031】

電流ケーブル１には、６つの入力端子２０のいずれかから電流が入力され、第２出力部５ｂの第３出力端子３０－３ｂから電流が出力される。電流を入力した入力端子２０により、電流が流れるフォワードケーブル４０の本数が、１本から６本まで変化する。以上のように第２の実施形態に係る電流ケーブル１は、入力部２及び出力部５などの端子数より多くの数のフォワードケーブル４０を貫通型電流センサ１０の貫通穴１１に通すことができ、より広範囲に貫通型電流センサ１０の感度を調整することができる。

【0032】

以上の説明において、ｎ_１とｎ_２の値が等しい、つまり入力部２が同じ数の入力端子２０を備えるとして説明したが、同じ数でなくてもよい。例えば、ｎ_１＝３及びｎ_２＝４として、第１入力部２ａと第１出力部５ａとがそれぞれ３つの入力端子２０及び出力端子３０を備え、第２入力部２ｂと第２出力部５ｂとがそれぞれ４つの入力端子２０及び出力端子３０を備えてもよい。

【0033】

〈他の実施形態〉
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

【符号の説明】

【0034】

１ 電流ケーブル、２ 入力部、４ 中継部、５ 出力部、１０ 貫通型電流センサ、１１ 貫通穴、２０ 入力端子、３０ 出力端子、４０ フォワードケーブル、４１ 中継端子、５０ ループバックケーブル、５１ 接続端子、６０ モジュール間ケーブル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】