特許 7365277 変流器、変流器用の鉄心

(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】2023-10-11

(45)【発行日】2023-10-19

(54)【発明の名称】変流器、変流器用の鉄心

(51)【国際特許分類】

   H01F 38/32 20060101AFI20231012BHJP

   H01F 27/24 20060101ALI20231012BHJP

   H01F 30/10 20060101ALI20231012BHJP

【ＦＩ】

H01F38/32

H01F27/24 E

H01F27/24 H

H01F30/10 A

H01F30/10 C

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020051692

(22)【出願日】2020-03-23

(65)【公開番号】P2021150610

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2023-01-05

(73)【特許権者】

【識別番号】513296958

【氏名又は名称】東芝産業機器システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】霜村 英二

(72)【発明者】

【氏名】増田 剛

【審査官】古河 雅輝

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－８７６４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２８５８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平８－４５７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－１６２０１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ １７／００－２１／１２

Ｈ０１Ｆ ２７／００

Ｈ０１Ｆ ２７／０２

Ｈ０１Ｆ ２７／０６

Ｈ０１Ｆ ２７／０８

Ｈ０１Ｆ ２７／２３－２７／２６

Ｈ０１Ｆ ２７／２８－２７／２９

Ｈ０１Ｆ ２７／３０

Ｈ０１Ｆ ２７／３２

Ｈ０１Ｆ ２７／３６

Ｈ０１Ｆ ２７／４２

Ｈ０１Ｆ ３０／００－３８／１２

Ｈ０１Ｆ ３８／１６

Ｈ０１Ｆ ３８／２０－３８／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｕ字状またはＣ字状の４つの半環状部を有する鉄心と、
前記鉄心に設けられ、内周側を前記鉄心が貫通している複数の二次コイルと、を備え、
前記鉄心は、互いに平行に配置されている１組の前記半環状部において同じ側に位置する端部間に他の前記半環状部がそれぞれ接続され、４つの前記半環状部が直列的に接続された１つの磁気回路を構成している変流器。

【請求項2】

環状の環状部、および、Ｕ字状またはＣ字状の４つの半環状部を有する鉄心と、
前記鉄心に設けられ、内周側を前記鉄心が貫通している複数の二次コイルと、を備え、
前記鉄心は、前記環状部の一方の面側に、平行に配置されている１組の前記半環状部の端部がそれぞれ接続され、前記環状部の他方の面側に、平行に配置されている他の１組の前記半環状部の端部が配置方向を異ならせた状態でそれぞれ接続され、４つの前記半環状部が含まれた磁気回路を構成している変流器。

【請求項3】

前記二次コイルは、前記半環状部に設けられている請求項１または２記載の変流器。

【請求項4】

前記二次コイルは、前記環状部に設けられている請求項２記載の変流器。

【請求項5】

前記二次コイルは、前記半環状部が互いに接続されている部位に設けられている請求項１または２記載の変流器。

【請求項6】

前記半環状部の端部間に配置され、端部間にギャップを形成するギャップ材を備える請求項１から５のいずれか一項記載の変流器。

【請求項7】

前記半環状部の端部間に配置され、端部間の距離を延長する延長部材を備える請求項１から６のいずれか一項記載の変流器。

【請求項8】

Ｕ字状またはＣ字状の４つの半環状部を有し、互いに平行に配置されている１組の前記半環状部において同じ側に位置する端部間を他の前記半環状部で直接的または間接的にそれぞれ接続し、４つの前記半環状部が含まれた磁気回路を構成する変流器用の鉄心。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、変流器、変流器用の鉄心に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば特許文献１に開示されているように、円環状または矩形環状の鉄心にトロイダル状の二次コイルを設け、測定対象となるケーブルを鉄心に貫通させて使用する変流器が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－６２４１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような従来の変流器の場合、鉄心を貫通させるようにケーブルを配置するためには、一旦ケーブルの接続を外したり、ケーブルを切断したりする必要がある。

【0005】

しかしながら、実際のケーブルの設置現場では、例えば数百ｍや数ｋｍといった長距離ケーブルが存在しているなど、接続を外すことが困難な場合や、ケーブルを切断できない場合が想定される。つまり、ケーブルに加工を施すことが困難な場合が想定される。

【0006】

そこで、ケーブルに加工を施すことが困難な場合であってもケーブルに流れる電流を測定することができる変流器、変流器用の鉄心を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態の変流器は、Ｕ字状またはＣ字状の４つの半環状部を有する鉄心と、鉄心に設けられ、内周側を鉄心が貫通している複数の二次コイルと、を備え、鉄心は、互いに平行に配置されている１組の半環状部において同じ側に位置する端部間に他の半環状部がそれぞれ接続され、４つの半環状部が直列的に接続された１つの磁気回路を構成している。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態による変流器の構成を模式的に示す図

【図2】変流器の製造工程を模式的に示す図

【図3】ケーブルの設置例を模式的に示す図

【図4】変流器の測定原理を説明するための図

【図5】ケーブルの複数の配置態様を模式的に示す図

【図6】変流器による測定結果の一例を示す図

【図7】第２実施形態による変流器の構成を模式的に示す図

【図8】ケーブルの設置例を模式的に示す図

【図9】第３実施形態による変流器の構成を模式的に示す図その１

【図10】変流器の構成を模式的に示す図その２

【図11】変流器による測定結果の一例を示す図

【図12】変流器の構成を模式的に示す図その３

【図13】変流器の構成を模式的に示す図その４

【図14】変流器の構成を模式的に示す図その５

【図15】変流器の構成を模式的に示す図その６

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。また、説明の簡略化のために、各実施形態において実質的に同一あるいは機能が共通する部位については、同一符号を付して説明する。

【0010】

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について説明する。図１に示すように、変流器１は、鉄心２と、その鉄心２が貫通する４つの二次コイル３とを備えている。鉄心２は、例えばフェライトや鉄ニッケル合金系などの高透磁率の磁性材料で形成されており、本実施形態ではＵ字状に形成されている４つの半環状部４を有している。そして、鉄心２は、互いに平行に配置されている１組の半環状部４の端部間が、配置方向が９０度異なった状態で互いに平行に配置されている１組の半環状部４の端部にそれぞれ接続され、４つの半環状部４を直列的に接続することで、いわゆる閉回路となっている１つの磁気回路を構成している。

【0011】

以下、説明のために、個別の半環状部４を説明する場合には、第１半環状部４ａ、第２半環状部４ｂ、第３半環状部４ｃおよび第４半環状部４ｄのように示すものとする。なお、本実施形態では、４つの半環状部４は、後述するように、例えば溶接や接着などにより接合され、互いに分離不能に接続されている。

【0012】

より具体的には、鉄心２の場合、１組の第１半環状部４ａと第２半環状部４ｂが所定の間隔を存して互いに平行に配置され、１組の第３半環状部４ｃと第４半環状部４ｄが、所定の間隔を存して互いに平行となるように、且つ、第１半環状部４ａと第２半環状部４ｂに対して配置方向が９０度異なった状態で配置されている。

【0013】

そして、鉄心２は、第１半環状部４ａと第２半環状部４ｂの同じ側に位置する一方の端部間を第３半環状部４ｃで接続し、他方の端部間を第４半環状部４ｄで接続することにより、４つの半環状部４が直列的に接続されて連続した１つの磁気回路を構成している。つまり、鉄心２は、直方体を構成する１２本の辺のうち一筆書きでなぞれる８辺を繋いだような概ね枠状であって、平行に配置されている半環状部４間に、磁気回路の内側までアクセス可能な空間を有する形状に形成されている。なお、磁気回路の内側とは、磁気回路を構成する鉄心２の谷間に位置する空間部分に相当する。

【0014】

二次コイル３は、内周側を鉄心２が貫通しており、本実施形態では半環状部４のそれぞれに設けられている。つまり、鉄心２には、４つの二次コイル３が設けられている。これら４つの二次コイル３は、鉄心２の長手方向において４等分された位置にそれぞれ設けられており、図示しない配線や抵抗が接続されるる。

【0015】

このような構成の変流器１は、次のようにして製造される。図２に示すように、まず、概ね長方形状であって角部が曲線状に形成され、断面が正方形に形成されている２つの環状鉄心５を用意し、それぞれを２分割することで、４つのＵ字状の鉄心片６を形成する。続いて、各鉄心片６の向きを９０度異ならせながら端部間を接合することにより、上記したように各半環状部４が一筆書きのように連続していて、各半環状部４が互いに接続された１つの磁気回路を構成する鉄心２が形成される。

【0016】

このとき、各半環状部４は、互いの端部が接合、つまりは、互いに分離不能に繋がれている。ただし、鉄心２は、微小電流を検出する場合のように接合部分を設けることができない場合には、半環状部４を組み合わせるのではなく、半環状部４が予め形成される構造として一体成型することもできる。そのため、本実施形態では、半環状部４が鉄心片６を接合して形成される構成と、半環状部４を含めて一体成型する構成とを含むものとして、半環状部４が接続されているという記載を採用している。

【0017】

次に上記した構成の作用について説明する。
例えば図３に示すように、装置７Ａと装置７Ｂとの間を接続しているケーブル８が変流器１の測定対象であったとする。ただし、ケーブル８は、装置に限らず、端子台に接続されているものであってもよい。また、参考例として、図４に斜視図として示すように、枠状の従来型鉄心１００と二次側コイル１０１とを備える従来型変流器１０２を想定する。この従来型変流器１０２は、いわゆる零相ＣＴとも称されるものである。

【0018】

さて、従来型変流器１０２で測定するためには、従来型鉄心１００に三相ケーブル１０３を貫通させる必要があり、その場合には、三相ケーブル１０３の接続を一旦外して末端を挿入したり、三相ケーブル１０３を切断したりする必要がある。しかし、実際の設置現場では、例えば数百ｍや数ｋｍといった長距離ケーブルのように接続を外すことが困難な場合や、切断できない、あるいは、切断が許されない場合が想定される。つまり、三相ケーブル１０３に加工を施すことが困難な場合がある。

【0019】

その場合、分割鉄心型変流器を用いて測定することが考えられる。なお、ここで言う分割鉄心型変流器とは、複数の鉄心を分解可能な状態で環状に組み合わせて測定するものを意味している。しかし、分割鉄心型変流器の場合、測定を繰り返す度に鉄心を組み合わせた部位の接触状態が変わったり、各鉄心を環状に保持するための機構部の劣化などによって組み合わせ精度が低下したりすることにより、測定に誤差が生じるおそれがある。また、大電流の測定が必要になる場合には、機構部を含めて大型化してしまい、取り扱いが難しくなるという現場において切実な問題もある。

【0020】

そこで、本実施形態では、以下のようにしてそこで、測定対象となるケーブル８に加工を施すことが困難な場合であっても測定することができるようにしている。

【0021】

まず、本実施形態の変流器１の測定原理についてまず説明する。本実施形態の変流器１は、従来型鉄心１００を備えた従来型変流器１０２にとって誤差の原因となっていた残留電圧を逆に利用することにより、ケーブル８に流れる電流を検知している。この残留電圧は、零相ＣＴを貫通するケーブル８の位置のずれにより発生する事象である。

【0022】

例えば、図４に正面図として示すように、残留電圧は、３相のケーブル８の位置が従来型鉄心１００の中心からずれたり、１本の線の位置が離れてしまったりした場合に生じる。これは、ケーブル８が中心に位置していれば従来型鉄心１００に鎖交する磁界が３相で平衡して相殺されるべきところ、例えば１相が強調されたり減退したりすることで二次側コイル１０１に電圧が誘起され、あたかも零相が流れているように検知されるためである。

【0023】

換言すると、この残留電圧に着目すれば、必ずしも従来型変流器１０２のようにケーブル８を従来型鉄心１００に貫通させなくても、磁気回路の内側にケーブル８を配置することができれば、ケーブル８を流れる電流の影響を測定できると考えられる。このように、従来では誤差の原因になっていた残留電圧を利用して測定するのは、本実施形態の変流器１の測定原理である。

【0024】

さて、ケーブル８は、一般的に、図３に模式的に示しているように、装置７Ａと装置７Ｂとの間を最短距離で接続しているのではなく、ある程度の余裕がある長さで配設されている。そのため、ケーブル８は、多少の曲げや取り回しが可能な状態で配置されていると考えられる。なお、説明のためにケーブル８と上記した三相ケーブル１０３とを別の符号で示しているが、ケーブル８も三相用のものを想定している。

【0025】

そして、鉄心２は、図１に示したように、第１半環状部４ａと第２半環状部４ｂとの間には第３半環状部４ｃ側および第４半環状部４ｄ側まで遮るものがなく、また、第３半環状部４ｃと第４半環状部４ｄ側との間には、第１半環状部４ａ側および第２半環状部４ｂ側まで遮るものがない構造となっている。換言すると、鉄心２は、第１半環状部４ａと第２半環状部４ｂとの間、および、第３半環状部４ｃと第４半環状部４ｄとの間から、磁気回路の内側までアクセス可能な構造となっている。

【0026】

そのため、例えば図５の配線例その１において斜視図として示すように、鉄心２に絡めるような態様でケーブル８を磁気回路の内側に配置することが可能になる。なお、この斜視図では簡略化のためにケーブル８の断面を示しているが、ケーブル８は切断されているわけではない。つまり、図示されているケーブル８の断面を便宜的にＡ端面８ａおよびＢ端面８ｂとすると、Ａ端面８ａとＢ端面８ｂで切断されているわけではなく、設置態様として示すように、ケーブル８は繋がった状態になっている。換言すると、変流器１は、その形状によって、繋がったままのケーブル８を、鉄心２が形成する磁気回路の内側に配置することを可能にしている。

【0027】

具体的には、ケーブル８は、Ａ端面８ａ側において、第１半環状部４ａと第２半環状部４ｂとの間から鉄心２の中央付近に配置されている。そして、ケーブル８は、第１半環状部４ａと第３半環状部４ｃとの接続部分に引っ掛けられるように取り回され、Ｂ端面８ｂ側において、第３半環状部４ｃと第４半環状部４ｄ側との間から鉄心２の中央付近に配置されている。つまり、ケーブル８は、その余剰の長さを利用して、変流器１に絡めるように配置されている。

【0028】

これにより、設置態様に示すように、例えばケーブル８の配線経路の側方に変流器１を設置した場合などにおいて、ケーブル８の接続を外したりケーブル８を切断したりすることなく、ケーブル８が磁気回路の内側に配置され、変流器１による測定を行うことができるようになる。すなわち、ケーブル８に加工を施すことが困難な場合であっても、変流器１による測定が可能になる。また、既設のケーブル８に対しても変流器１を容易に取り付けることができる。

【0029】

また、例えば図５の配線例その２において斜視図として示すように、ケーブル８は、Ａ端面８ａ側において、第１半環状部４ａと第２半環状部４ｂ側との間から鉄心２の中央付近に配置することもできる。そして、ケーブル８は、第１半環状部４ａと第３半環状部４ｃとの接続部分に引っ掛けられるように取り回された後、第３半環状部４ｃと第４半環状部４ｄとの間から鉄心２の中央付近に配置され、Ａ端面８ａとが逆側に引き出されている。

【0030】

これにより、配線例その２の設置態様として示すように、例えばケーブル８の配線経路上に変流器１を設置した場合において、ケーブル８の接続を外したりケーブル８を切断したりすることなくケーブル８を磁気回路の内側に配置することが可能となり、変流器１による測定を行うことができる。また、既設のケーブル８に対しても変流器１を容易に取り付けることができる。

【0031】

そして、配線例その１の配置態様にて測定を行ったところ、例えば図６に示すように正弦波状の対象電流がケーブル８に流れている場合、変流器１によって、対象電流の周期（Ｔ１）と一致する周期（Ｔ１０）であって、対象電流の振幅（Ｗ１）に比例した振幅（Ｗ１０）となる測定電流を測定できることが確認された。また、図５に示す配線例その２で示した配置態様にて測定を行った結果についても同様に、測定電流は、周期や振幅が対象電流に追従した状態で測定できることが確認された。

【0032】

このように、本実施形態の変流器１は、鉄心２の特徴的な形状によって、ケーブル８に加工を施す必要なく、電流を測定可能な磁気回路の内側にケーブル８を配置することを可能にしている。ただし、ケーブル８は、上記した配線例その１や配線例その２と異なる配置とすることもできる。

【0033】

以上説明した実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
変流器１は、Ｕ字状の４つの半環状部４を有する鉄心２と、鉄心２に設けられ、内周側を鉄心２が貫通している複数の二次コイル３と、を備えている。そして、鉄心２は、互いに平行に配置されている１組の半環状部４において同じ側に位置する端部間を、互いに平行に配置されている他の１組の半環状部４でそれぞれ接続し、４つの半環状部４が直列的に接続されて連続した１つの磁気回路を構成している。

【0034】

これにより、鉄心２には、平行に配置された半環状部４間に、鉄心２の中央側までアクセス可能な空間部分がそれぞれ形成される。その結果、ケーブル８の接続を外したり切断したりすることなく、繋がったままのケーブル８を鉄心２の中心側すなわち磁気回路の内側になる空間部分に配置することができる。

【0035】

そして、磁気回路の内側にケーブル８を配置できれば、上記したように残留電圧によってケーブル８を流れる対象電流を測定することが可能になる。したがって、ケーブル８に加工を施すことが困難な場合であってもケーブル８に流れる対象電流を測定することができる。

【0036】

また、二次コイル３は、４つの半環状部４にそれぞれ設けられている。これにより、磁気回路における相対的な位置関係が均等になるように各二次コイル３を配置することが可能になり、測定精度に悪影響を与えるおそれを低減することができる。
また、環状鉄心５を分割した鉄心片６を組み合わせて接合することにより各半環状部４を接続することができるため、鉄心２を容易に形成することができる。

【0037】

また、Ｕ字状の４つの半環状部４を有し、平行に配置されている１組の半環状部４の端部と、配置方向が９０度異なった状態で平行に配置されている他の１組の半環状部４の端部とが直接的に接続され、４つの半環状部４が含まれた磁気回路を構成する変流器１用の鉄心２によっても、ケーブル８に加工を施すことが困難な場合であってもケーブル８に流れる対象電流を測定することができる。

【0038】

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、各半環状部４の端部間に環状の部位を備えている点において第１実施形態と異なっている。また、変流器１による測定原理は第１実施形態と共通している。

【0039】

図７に分解斜視図および斜視図として示すように、本実施形態の変流器１は、環状の環状部１０およびＵ字状の４つの半環状部４を有する鉄心２と、鉄心２に設けられ、内周側を鉄心２が貫通している複数の二次コイル３とを備えている。このうち、半環状部４の構成は第１実施形態と共通する。また、二次コイル３は、環状部１０の４辺にそれぞれ設けられている。

【0040】

環状部１０は、半環状部４と同一材料で、半環状部４の端部における幅と概ね等しい四角枠状に形成されており、その４隅に、各半環状部４の端部が直交した状態でそれぞれ接続されている。このとき、環状部１０には、その一方の面側に、平行に配置されている１組の半環状部４の端部がそれぞれ接続されており、他方の面側に、配置方向が９０度異なった状態で平行に配置されている他の１組の半環状部４の端部がそれぞれ接続されている。つまり、第２実施形態による鉄心２は、第１実施形態の鉄心２の端部間に環状部１０を配置した態様であって、環状部１０および半環状部４によって磁気回路が形成された構成となっている。

【0041】

つまり、本実施形態の変流器１は、ケーブル８を貫通させる従来の貫通型の特性と、ケーブル８を貫通させない言わば非貫通型の特性とが両立されているハイブリッド型とも言える構成となっており、その特徴的な鉄心２の形状によって、繋がったままのケーブル８を、鉄心２が形成する磁気回路の内側に配置することを可能にしている。また、二次コイル３を環状部１０に設けたことにより、鉄心２においてケーブル８を設置可能な領域が拡大し、大径ケーブルへの適用が可能になり、また、ケーブル８を鉄心２に複数回巻くことが可能になって微小電流の測定に対応できるようになる。

【0042】

具体的には、例えば図８に示すように、ケーブル８は、第１実施形態の図５の配線例その１と同様に、Ａ端面８ａ側において第１半環状部４ａと第２半環状部４ｂとの間から鉄心２の中央付近であって環状部１０よりも第１半環状部４ａ側に配置し、第１半環状部４ａと第３半環状部４ｃとの接続部分に引っ掛けられるように取り回された後、Ｂ端面８ｂ側において第３半環状部４ｃと第４半環状部４ｄ側との間から鉄心２の中央付近であって環状部１０よりも第３半環状部４ｃ側に配置することができる。もちろん、ケーブル８は、第１実施形態の図５の配線例その２と同様の配置や他の配置とすることもできる。

【0043】

そして、この変流器１により測定を行ったところ、第１実施形態の図６に示した測定結果と同様に、測定電流の周期や振幅が対象電流に追従した状態で測定できること、すなわち、変流器１によって対象電流を測定できることが確認された。すなわち、本実施形態の変流器１は、その鉄心２の形状によって、ケーブル８に加工を施す必要なくケーブル８に流れる対象電流の測定が可能であることが確認された。

【0044】

このように、本実施形態の変流器１は、環状の環状部１０およびＵ字状の４つの半環状部４を有する鉄心２と、鉄心２に設けられ、内周側を鉄心２が貫通している複数の二次コイル３と、を備えている。そして、鉄心２は、環状部１０の一方の面側に、平行に配置されている１組の半環状部４の端部がそれぞれ接続され、環状部１０の他方の面側に、平行に配置されている他の１組の半環状部４の端部を配置方向が本実施形態では９０度異なった状態で接続され、４つの半環状部４を含んだ磁気回路を構成している。

【0045】

これにより、鉄心２には、平行に配置された半環状部４間に、鉄心２の中央側までアクセス可能な空間部分がそれぞれ形成される。その結果、ケーブル８の接続を外したり切断したりすることなく、繋がったままのケーブル８を鉄心２の中心側すなわち磁気回路の内側になる空間部分に配置することができる。したがって、ケーブル８に加工を施すことが困難な場合であってもケーブル８に流れる対象電流を測定することができる。

【0046】

また、二次コイル３は、環状部１０に設けられている。これにより、鉄心２に対してケーブル８を設置可能な領域が拡大され、大径ケーブルへの適用やケーブル８を複数回巻くことが可能とし、検出電流を増加させることができる。

【0047】

また、Ｕ字状の４つの半環状部４を有し、平行に配置されている１組の半環状部４の端部と、配置方向が９０度異なった状態で平行に配置されている他の１組の半環状部４の端部とが環状部１０を介して間接的に接続され、４つの半環状部４が含まれた磁気回路を構成する変流器１用の鉄心２によっても、ケーブル８に加工を施すことが困難な場合であってもケーブル８に流れる対象電流を測定することができる。

【0048】

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、第１実施形態および第２実施形態で説明した変流器１の変形例、拡張例について、いくつかの態様に区分けして説明する。

【0049】

＜端部間にギャップを形成する態様＞
例えば図９に示すように、変流器１は、半環状部４の端部間に配置され、端部間にギャップを形成するギャップ材２０を備える構成とすることができる。図９の場合、第１実施形態で説明した鉄心２において、半環状部４の端部間に、それぞれギャップ材２０が設けられている。

【0050】

このギャップ材２０は、半環状部４の端部間、すなわち、磁束密度が集中して磁気飽和する可能性のある接合部分にギャップを形成することにより、磁気飽和を緩和している。また、ギャップ材２０は、端部に接合されている。これにより、測定対象となる電流領域をより広くすることができる。もちろん、第１実施形態で説明したように、ケーブル８に加工を施すことなく変流器１にケーブル８を配置することもできる。

【0051】

あるいは、図１０に示すように、第２実施形態で説明した鉄心２において、半環状部４と環状部１０との接合部分に、それぞれギャップ材２０を設ける構成とすることができる。この場合も同様に、磁束密度が集中して磁気飽和する可能性のある接合部分にギャップを形成することにより、磁気飽和が緩和され、より広い電流領域まで検出することができる。もちろん、第２実施形態で説明したように、ケーブル８に加工を施すことなく変流器１にケーブル８を配置することもできる。

【0052】

そして、図９あるいは図１０に示した変流器１によりケーブル８を流れる対象電流を測定したところ、図１１に示すように、矩形波状の対象電流がケーブル８に流れた場合において、対象電流の周期（Ｔ２）と一致する周期（Ｔ２０）であって、磁気飽和が緩和されて対象電流の振幅（Ｗ２）に比例したピーク値となる振幅（Ｗ２０）の測定電流が検出され、対象電流に対する追従性が大きく改善された状態で測定できることが確認された。

【0053】

＜端部間の距離を延長する態様＞
例えば図１２に分解斜視図および分解図として示すように、変流器１は、半環状部４の端部間に配置され、端部間の距離を延長する延長部材３０を備える構成とすることができる。鉄心２は、分解斜視図として示すように、環状鉄心５を２分割した鉄心片６の端部間に、各鉄心片６の断面形状に等しく、所定の長さに形成した延長部材３０を挿入してそれらを接合することにより形成されている。

【0054】

この延長部材３０は、半環状部４と同一の材料により形成されており、半環状部４の端部間の距離を延長する。これにより、斜視図として示すように、第１実施形態で説明した鉄心２と類似した構造であって、第１半環状部４ａおよび第２半環状部４ｂの端部と、第３半環状部４ｃおよび第４半環状部４ｄの端部との間がそれぞれ延長部材３０により延長された鉄心を製造することができる。

【0055】

この場合、ケーブル８を配置可能な領域が拡大することから、大径ケーブルへの適用やケーブル８を複数回巻くことが可能になり、微小電流の測定に対応できるようになる。もちろん、第１実施形態で説明したように、ケーブル８に加工を施すことなく変流器１にケーブル８を配置することもできる。

【0056】

あるいは、図１３に示すように、第２実施形態で説明した鉄心２において、それぞれの半環状部４の端部間に、より厳密に言えば、各半環状部４と環状部１０との接合箇所に、延長部材３０を設ける構成とすることができる。これにより、ケーブル８を配置可能な領域を拡大することができ、大径ケーブルへの適用やケーブル８を複数回巻くことが可能になり、微小電流の測定に対応できるようになる。もちろん、第２実施形態で説明したように、ケーブル８に加工を施すことなく変流器１にケーブル８を配置することもできる。

【0057】

ただし、延長部材３０は、必ずしも全ての端部間に設ける必要はない。例えば、図１３の場合であれば、環状部１０の一方の面側には延長部材３０を設け、他方の面側には延長部材３０を設けない構成とすることができる。

【0058】

また、変流器は、前述したギャップ材２０と延長部材３０とを設ける構成とすることができる。その場合、全ての端部間にギャップ材２０と延長部材３０とを設けたり、一部の端部間にギャップ材２０と延長部材３０とを設けたり、ギャップ材２０のみを設ける端部間と延長部材３０のみを設ける端部間とを混在させたりすることができる。

【0059】

＜二次コイル３を端部間に対応する位置に配置する態様＞
変流器１は、二次コイル３を、半環状部４以外の場所に設ける構成とすることができる。例えば、図１４に示すように、第１半環状部４ａと第２半環状部４ｂの同じ側に位置する一方の端部間を第３半環状部４ｃと接続し、他方の端部間を第４半環状部４ｄと接続することにより形成されている鉄心２において、半環状部４が互いに接続されている部位に二次コイル３を設ける構成とすることができる。

【0060】

つまり、二次コイル３を端部間に対応する位置に配置する構成とすることができる。このような構成によっても、半環状部４間に鉄心２の中央側までアクセス可能な空間部分を形成することができ、ケーブル８の接続を外したり切断したりすることなく、繋がったままのケーブル８を鉄心２の中心側すなわち磁気回路の内側になる空間部分に配置することができる。

【0061】

あるいは、図１５に分解斜視図として示すように、環状鉄心５を２分割した鉄心片６の端部間に、各鉄心片６の断面形状に等しく、所定の長さに形成した延長部材３０を挿入してそれらを接合する構成において、その延長部材３０に二次コイル３を設ける構成とすることができる。

【0062】

これにより、分解図として示すように、第１半環状部４ａおよび第２半環状部４ｂの端部と、第３半環状部４ｃおよび第４半環状部４ｄの端部との間が延長された鉄心２において、延長部材３０にそれぞれ二次コイル３が設けられた変流器１を形成することができる。

【0063】

このような構成によっても、半環状部４間に鉄心２の中央側までアクセス可能な空間部分を形成することができ、ケーブル８の接続を外したり切断したりすることなく、繋がったままのケーブル８を鉄心２の中心側すなわち磁気回路の内側になる空間部分に配置することができる。また、ケーブル８を配置可能な領域を拡大することができ、大径ケーブルへの適用やケーブル８を複数回巻くことが可能になり、微小電流の測定に対応できるようになる。

【0064】

また、二次コイル３を端部間に配置する態様において、端部間にギャップ材２０を設ける構成とすることもできる。さらには、全ての端部間にギャップ材２０と延長部材３０とを設けたり、一部の端部間にギャップ材２０と延長部材３０とを設けたり、ギャップ材２０のみを設ける端部間と延長部材３０のみを設ける端部間とを混在させたりすることができる。

【0065】

さらに、図示は省略するが、変流器１は、以下のような変形あるいは拡張をすることができる。例えば、各実施形態では断面が正方形に形成されている鉄心２を例示したが、断面が円形に形成されている鉄心２を用いることができる。また、鉄心２を一体成型する場合には、断面が長方形や扁平状に形成されている鉄心２を用いることができる。

【0066】

各実施形態ではＵ字状の半環状部４を有する鉄心２を例示したが、Ｃ字状の半環状部４を有する構成とすることができる。この場合、円環状の環状鉄心５を周方向に２分割することによりＣ字状の半環状部４を形成し、それらを直接的に、あるいは、端部間を延長したり環状部１０を介したりして接合することにより、Ｃ字状の半環状部４を有する鉄心２を形成することができる。また、微小電流の検出が必要な場合には、Ｃ字状の半環状部４を有する鉄心２を一体成型することもできる。

【0067】

また、実施形態のように、環状に形成された２つの鉄心２をそれぞれ周方向に分割し、Ｕ字状またはＣ字状の４つの半環状部４となる鉄心片６を形成する工程と、形成された４つの鉄心片６を、１組の鉄心片６を平行に配置し、それぞれ端部を平行に配置されている他の鉄心片６の端部と直接的に、あるいは、延長部やギャップ材２０を介して間接的に接合する工程とを含む製造方法によって製造された鉄心２を用いる変流器１によっても、ケーブル８に加工を施すことが困難な場合であってもケーブル８に流れる対象電流を測定することができるなど、実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、実施形態で説明した変流器１の製造方法や鉄心２の製造方法、ならびに、一体成型により鉄心２を製造する製造方法も本発明の均等の範囲に含まれる。

【0068】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0069】

図面中、１は変流器、２は鉄心、３は二次コイル、４は半環状部、８はケーブル、１０は環状部、２０はギャップ材、３０は延長部材を示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】