特許 7003134 ブッシング等の導電性要素とコネクタケーブルとの組み合わせ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-05

(45)【発行日】2022-01-20

(54)【発明の名称】ブッシング等の導電性要素とコネクタケーブルとの組み合わせ

(51)【国際特許分類】

   H01B 17/00 20060101AFI20220113BHJP

   G01R 15/18 20060101ALI20220113BHJP

   G01R 15/16 20060101ALI20220113BHJP

【ＦＩ】

H01B17/00 A

G01R15/18 A

G01R15/16

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019532100

(86)(22)【出願日】2017-12-11

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-01-23

(86)【国際出願番号】 EP2017082254

(87)【国際公開番号】W WO2018108828

(87)【国際公開日】2018-06-21

【審査請求日】2020-12-02

(31)【優先権主張番号】201611043046

(32)【優先日】2016-12-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IN

(73)【特許権者】

【識別番号】518042280

【氏名又は名称】イートン インテリジェント パワー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｅａｔｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｍｉｔｅｄ

【住所又は居所原語表記】３０ Ｐｅｍｂｒｏｋｅ Ｒｏａｄ， Ｄｕｂｌｉｎ ４ Ｄ０４ Ｙ０Ｃ２， Ｉｒｅｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ヘラルド スホーネンベルフ

(72)【発明者】

【氏名】アーレント ラマーズ

(72)【発明者】

【氏名】エリサベト モルスキーフト

(72)【発明者】

【氏名】アムリテンドゥ ダス

(72)【発明者】

【氏名】ランジット ジャダヴ

【審査官】中嶋 久雄

(56)【参考文献】

【文献】欧州特許出願公開第００９１７１５７（ＥＰ，Ａ２）

【文献】米国特許第０３３９６３３９（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１１２８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－００６４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１１９９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０１１１３２７７（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｂ １７／００

Ｇ０１Ｒ １５／１８

Ｇ０１Ｒ １５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ブッシング等の導電性要素とコネクタケーブルとの組み合わせであって、前記導電性要素が、
誘電性エポキシ材料等の絶縁材料の本体と、
前記本体を通って延在する導電体と、
前記本体の前記絶縁材料内に埋設または一体化された、ロゴスキーコイルまたは容量分圧器の一次部分等の、少なくとも１つのパッシブ電気センサと、
前記本体の外面に配置された１つ以上の端子を有する少なくとも１つのシールドコネクタと、
を備え、
前記シールドコネクタが、前記少なくとも１つのパッシブ電気センサに電気的に接続されており、
前記コネクタケーブルが、
前記導電性要素の前記少なくとも１つのシールドコネクタと接続するための１つ以上の端子を有する第１のシールドコネクタと、
機器またはさらなるコネクタケーブルとの接続のための１つ以上の端子を有する第２のシールドコネクタと、
前記第１のシールドコネクタに近接して配置され、かつ前記第１のシールドコネクタの端子に電気的に接続された電気部品と、
を備え、
前記電気部品が、前記第２のシールドコネクタから離れて配置され、かつケーブルを介して前記第２のシールドコネクタの前記端子に電気的に接続され、
前記電気部品は、前記少なくとも１つのパッシブ電気センサの低電圧信号を処理するように構成され、
前記コネクタケーブルが、前記電気部品を収容するための細長いハウジングをさらに含み、
前記第１のシールドコネクタが、前記ハウジングの一端に配置され、
前記第２のシールドコネクタを有する前記ケーブルが、前記ハウジングの他端に配置されている、
組み合わせ。

【請求項2】

前記少なくとも１つのパッシブ電気センサが、前記導電体の周囲に同心円状に配置され、かつ前記導電体から離間された円筒形電気スクリーンを備え、前記円筒形電気スクリーンが、前記シールドコネクタの端子に電気的に接続されている、請求項１に記載の組み合わせ。

【請求項3】

前記電気部品が、容量分圧器を形成するために前記円筒形電気スクリーンと電気的に接続されたコンデンサを含む、請求項２に記載の組み合わせ。

【請求項4】

前記少なくとも１つのパッシブ電気センサが、ロゴスキーコイルを含み、前記ロゴスキーコイルの各端が、前記シールドコネクタの別個の端子に電気的に接続されている、請求項１から３までのいずれかに記載の組み合わせ。

【請求項5】

前記ロゴスキーコイルの巻線が、プリント回路基板上に配置され、前記少なくとも１つのシールドコネクタもまた、前記プリント回路基板上に配置されている、請求項４に記載の組み合わせ。

【請求項6】

前記少なくとも１つのパッシブ電気センサが、前記絶縁材料内に埋設された温度センサを含み、前記温度センサが、前記シールドコネクタの前記１つ以上の端子に電気的に接続されている、請求項１から５までのいずれかに記載の組み合わせ。

【請求項7】

２つ以上のシールドコネクタが、前記本体の前記外面に配置され、前記本体の周囲にわたって分配され、前記シールドコネクタの各々が、前記少なくとも１つのパッシブ電気センサに電気的に接続されている、請求項１から６までのいずれかに記載の組み合わせ。

【請求項8】

前記電気部品が、前記導電性要素の前記少なくとも１つのパッシブ電気センサの前記低電圧信号をデジタル信号に変換するためのアナログデジタル変換器を含み、前記デジタル信号が、前記コネクタケーブルの前記第２のシールドコネクタの前記１つ以上の端子に供給される、請求項１から７までのいずれかに記載の組み合わせ。

【請求項9】

前記電気部品が、前記導電性要素の前記少なくとも１つのパッシブ電気センサの前記低電圧信号を増幅するための増幅器を含む、請求項１から８までのいずれかに記載の組み合わせ。

【請求項10】

前記導電性要素が、ブッシングであり、前記導電体が、前記本体を通って長手方向に延在している、請求項１から９までのいずれかに記載の組み合わせ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一体型パッシブセンサ（例えば、Ｕ、Ｉ、Ｔ）を有するブッシング等の導電性要素とコネクタケーブルとの組み合わせに関する。

【0002】

中および高電圧の用途では、ブッシングは、導電体がスイッチギヤハウジング等の接地された導電性バリアを安全に通過することを可能にする。電流センサと電圧センサとをブッシング内に一体化して、導電体内の電流およびその電圧を測定することができることも知られている。

【0003】

かかるブッシングは、例えば、ＥＰ０９１７１５７から公知である。この刊行物は、ロゴスキーコイルおよび容量分圧器がそれぞれ電流および電圧を測定するように配置されているブッシングを開示している。電気円筒形スクリーンが、導電体の周囲に配置され、スクリーンが、本体の誘電性エポキシ材料とスクリーンから離間された金属要素との組み合わせで、第１のコンデンサとして機能する。この第１のコンデンサの信号は、ブッシングの本体の外側に配置されたコネクタを介して、かつコネクタケーブルを介して、ブッシングから離れたセンサ電子機器コントローラに送られる。センサ電子機器コントローラは、第１のコンデンサと組み合わせて、容量分圧器を形成して、ブッシングを通って延びる導電体の電圧を測定する、第２のコンデンサを有する。しかしながら、導電体を通って流れる電流によって発生した電界に起因して、第１のコンデンサの信号が乱され、その結果、電圧測定の精度が低くなる。

【0004】

公知のブッシングは、さらにロゴスキーコイルを有する。数百ミリボルトの信号を得るために、実質的な巻線量は、ブッシング内に収容される必要があり、ブッシングを、より扱いにくいサイズ、高価、かつ一体化困難にする。

【0005】

巻線がプリント回路基板（ＰＣＢ）上に提供されるロゴスキーコイルもまた知られており、ブッシングに一体化され得るか、または主導体から既定の距離に配置され得る。ＰＣＢに基づくロゴスキーコイルの欠点は、信号がわずか数ミリボルトであることである。かかる信号は、導電体の電圧によって発生した電界によって容易に乱され、センサ電子機器コントローラもまた、正確な測定を提供するために、例えば、ブッシング内に、センサと一体化されるべきであることを必要とする。この一体化は、センサ電子機器コントローラが本体のエポキシ材料内に埋設されたとき、いかなるセンサ電子機器コントローラの調整または部品の交換も妨げる。

【0006】

したがって、本発明の目的は、上記の不利益を軽減するか、またはさらには除去することである。

【0007】

この目的は、本発明によれば、この目的は、ブッシング等の導電性要素とコネクタケーブルとの組み合わせを含む本発明によって達成され、導電性要素が、
－誘電性エポキシ材料等の固体絶縁材料の本体と、
－本体を通って延在する導電体と、
－本体の固体絶縁材料内に埋設または一体化された、ロゴスキーコイルまたは電圧センサ等の、少なくとも１つのパッシブ電気センサと、
－本体の外面に配置された１つ以上の端子を有する少なくとも１つのシールドコネクタと、を備え、シールドコネクタが、
少なくとも１つのパッシブ電気センサに電気的に接続されており、
コネクタケーブルが、
－導電性要素の少なくとも１つのシールドコネクタと接続するための１つ以上の端子を有する第１のシールドコネクタと、
－機器またはさらなるコネクタケーブルとの接続のための１つ以上の端子を有する第２のシールドコネクタと、
－第１のシールドコネクタに近接して配置され、かつ第１のシールドコネクタの端子に電気的に接続された電気部品と、を備え、電気部品が、第２のシールドコネクタから離れて配置され、かつケーブルを介して第２のシールドコネクタの端子に電気的に接続されている。

【0008】

導電性要素上にシールドコネクタを提供し、かつコネクタケーブルの第１のシールドコネクタに近接して電気部品を有することによって、第１のシールドコネクタが、導電性要素のシールドコネクタに接続され、センサ測定に対する、導電体の電圧によって発生した電界のような、考えられる干渉場の影響が、実質的に排除され、これは、電気部品が、コネクタに起因して依然として取り外し可能でありながら、可能な限り導電性要素に近接して配置され、かつシールドされていることによる。結果として、低出力電圧を提供するセンサが使用され得る。かかるセンサは、典型的には、サイズが小さく、かつ導電性要素の形状に最小限の影響のみを及ぼす。

【0009】

電気部品が容易に取り外されることができるため、導電性要素は、電気部品のいくつかが故障するか、または更新が実装される必要があるとき、分解または交換される必要がなくなる。かかる交換は、一般に１５年後である、電気部品の寿命の最後に少なくとも必要とされる。本発明によると、コネクタケーブルのみが、交換される必要があり、これは、非常に限られた時間内に、かつ一次回路を消勢する必要なしで行われ得る。

【0010】

本発明による組み合わせの好ましい実施形態では、少なくとも１つの電気センサが、導電体の周囲に同心円状に配置され、かつ導電体から離間された円筒形電気スクリーンを備え、電気スクリーンが、シールドコネクタの端子に電気的に接続されている。

【0011】

第２のプラグが、第１および第２のコネクタが接続解除されたときに、浮動することを防止するために、円筒形スクリーンを接地するために配置され得る。

【0012】

一次導体から一定の距離で一体化された導電性スクリーンは、電圧測定容量の一次部分として使用され得る。組み合わせは、容量分圧器の一次容量を形成する。

【0013】

導電性要素のシールドコネクタの端子に直接接続された電気スクリーンを有することによって、電気スクリーンの信号は、接続されたコネクタケーブルの電気部品に直接送られ得、それにより、電気スクリーンの信号は、より堅牢な信号に処理され、さらに第２のシールドコネクタに沿って送られ得る。

【0014】

好ましくは、電気部品が、容量分圧器を形成するために（円筒形）電気スクリーンと電気的に接続されたコンデンサを含む。

【0015】

電気部品の一部であり、かつ導電性要素の本体内に埋設されないコンデンサを有することによって、電気部品のコンデンサを交換することによって容量分圧器を調整することが可能である。

【0016】

本発明による組み合わせの別の実施形態では、少なくとも１つの電気センサが、ロゴスキーコイルを含み、ロゴスキーコイルの各端が、シールドコネクタの別個の端子に電気的に接続されている。

【0017】

ブッシング等の導電性要素用の典型的なロゴスキーコイルは、電界によって容易に乱されない十分な高電圧を提供するには扱いにくいか、または小さいが容易に乱される低電圧を提供するかのいずれかである。後者の場合、追加の電子機器が、先行技術によるとブッシング内に一体化される必要がある。

【0018】

しかしながら、本発明による組み合わせによると、これらの追加の電子機器は、コネクタケーブルの電気部品内に提供され得る。ロゴスキーコイルのより小さい設計の可能性とは別に、堅牢な電流信号を提供するために必要とされる電気部品は、コネクタケーブル内に配置され得、これは、必要に応じた容易な交換または更新を可能にする。

【0019】

好ましくは、ロゴスキーコイルの巻線が、プリント回路基板上に配置され、少なくとも１つのシールドコネクタもまた、プリント回路基板上に配置されている。

【0020】

ＰＣＢに基づくロゴスキーコイルは、費用効果が良いが、典型的には低電圧を発生させる。しかしながら、シールドコネクタとコネクタケーブルの第１のシールドコネクタに近接して配置された電気部品とによると、電界の影響が、実質的に打ち消され、それにより、電気部品が、ロゴスキーコイルの信号をさらなる機器に送られ得る堅牢な信号に容易に処理することができる。

【0021】

さらに別の実施形態において、少なくとも１つの電気センサが、絶縁材料内に埋設された温度センサを含み、温度センサが、シールドコネクタの１つ以上の端子に電気的に接続されている。

【0022】

高電圧および電流の用途では、本体の誘電性エポキシ材料等の絶縁材料は、実質的に加熱され得、その熱は、例えば、加熱時の材料の膨張によって、誘電性エポキシ材料の特性に影響を及ぼす。これらの変化を考慮に入れるために、温度センサは、エポキシ材料の温度を記録し得、これらの読み取り値は、電流および電圧についてより正確な信号を提供するために、コネクタケーブル内の電気部品によって組み込まれ得る。

【0023】

本発明による組み合わせのさらに別の実施形態では、２つ以上のシールドコネクタが、本体の外面に配置され、本体の周囲にわたって分配され、シールドコネクタの各々が、少なくとも１つの電気センサに電気的に接続されている。

【0024】

２つ以上のシールドコネクタを導電性要素上に配置することによって、コネクタケーブルとの連結のためにより好都合に位置付けられたコネクタが常に存在することになるため、組み立て中の導電性要素の配向は、関係性が低い。

【0025】

本発明による組み合わせの非常に好ましい実施形態では、電気部品が、ブッシングの少なくとも１つのセンサの信号をデジタル信号に変換するためのアナログデジタル変換器を含み、デジタル信号が、コネクタケーブルの第２のシールドコネクタの１つ以上の端子に供給される。

【0026】

本発明によると、電界の影響が、導電性要素内のセンサとコネクタケーブル内の電気部品との間の信号に対して低減されるか、またはさらには除去される。電気部品によって処理された信号をデジタル化することによって、さらなる機器に送られる信号もまた、電界による影響を受けなくなる。

【0027】

本発明による組み合わせのさらに別の実施形態では、電気部品が、導電性要素の少なくとも１つのセンサの信号を増幅するための増幅器を含む。

【0028】

本発明による組み合わせのなおさらなる実施形態では、コネクタケーブルが、電気部品を収容するための細長いハウジングをさらに含み、第１のシールドコネクタが、ハウジングの一端に配置され、第２のシールドコネクタを有するケーブルが、ハウジングの他端に配置されている。

【0029】

かかるハウジングによると、電気部品は、コネクタケーブル内に容易に一体化され、一方で電気部品は、依然としてコネクタケーブルの第１のシールドコネクタに近接して配置され得る。

【0030】

本発明のこれらのおよび他の特徴は、添付の図面と併せて説明される。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】破断部分を有する、本発明による組み合わせの一実施形態の斜視図を示す。

【図2】図１の実施形態の斜視図を示す。

【図3】図１の実施形態のコネクタケーブルをより詳細に示す。

【図4】本発明の第２の実施形態の一部の斜視図を示す。

【図5】第２の実施形態を斜視図で示す。

【0032】

図１は、ブッシング１およびコネクタケーブル２を有する、本発明による組み合わせの一実施形態の斜視図を示す。

【0033】

ブッシング１は、誘電性エポキシ材料本体４（破線で示される）内に埋設されている導電体３を有する（図４も参照）。

【0034】

導電体３と同心円状に配置されているものは、円筒形スクリーン５、およびロゴスキーコイルを提供する通路を有する環状プリント回路基板６である。円筒形スクリーン５は、プリント回路基板６に接続され、プリント回路基板６は、次いで、２つのシールドコネクタ７を備え、２つのシールドコネクタ７の長手方向軸は、半径方向に配置されている。シールドコネクタ７は、ロゴスキーコイルを有する回路基板６と円筒形スクリーン５とに電気的に接続されている、端子８を有する。

【0035】

図２にも示されているように、シールドコネクタは、誘電性エポキシ材料本体４の外に延在し、このことは、コネクタケーブル２との接続を可能にする。

【0036】

コネクタケーブル２（図３も参照）は、電気部品１０を含むプリント回路基板９を有する。プリント回路基板９上に端子１２を有する第１のシールドコネクタ１１が配置されており、この端子１２はシールドコネクタ７の端子８と接続する。第１のシールドコネクタ１１が電気部品１０に近接して配置され、かつハウジング１３がさらにシールドを提供するため、円筒形スクリーン５およびプリント回路基板６上のロゴスキーコイルから発生する低電圧信号でさえ、導電体３によって発生した電界による外乱を受けずに、電気部品１０によって処理され得る。

【0037】

コネクタケーブル２は、可撓性ケーブル１４をさらに備え、これに、第２のシールドコネクタ１５がさらなる機器への接続のために配置される。

【0038】

図４は、図１および２に示される実施形態と同様のシールドコネクタ７を有する、本発明の第２の実施形態の一部の斜視図を示す。平坦なプリント回路基板２０が、シールドコネクタ７に配置され、かつブッシングの誘電性エポキシ材料本体内に埋設されるように意図される。

【0039】

ブッシング内に配置されたセンサの低電圧信号が、コネクタケーブル２のハウジング１３内の電気部品１０によって直接処理され、かつこれらの低電圧信号が導電体の電界によって乱されないため、センサのサイズをさらに縮小することが可能である。これは、小型ロゴスキーコイル２１および小型コンデンサプレート２２が平坦なプリント回路基板２０上に配置されて、それぞれ電流センサおよび電圧センサを提供することを可能にする。センサ２１、２２のサイズのこの縮小は、ブッシングのさらなる設計自由度を提供する。

【0040】

図５は、本発明の第２の実施形態３０を示す。この実施形態３０は、スイッチキャップ３４によって、バスバー接点３１が主接点３２に接続され、これらが、次いで、ケーブル３３に接続される、スイッチギヤである。

【0041】

各スイッチキャップ３４は、誘電性エポキシ材料の本体３６内に配置されたＵ字形導電体３５を有する。Ｕ字形導電体３５は、装着時にバスバー接点３１を対応する主接点３２に接続する。

【0042】

各スイッチキャップ３４は、図５に示されるように、Ｕ字形導電体３５の基部付近のエポキシ材料本体３６内に一体化された、プリント回路基板２０をさらに有する。シールドコネクタ７のみがスイッチキャップ３４から延出し、それにより、コネクタケーブル２が、容易に接続され得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】