JPH10241976A - Ａｃ電流検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流検出トランスとともにラインコイルとが
必要であった。 【解決手段】 ＡＣ電源ラインに挿入される巻線Ｌ１，
Ｌ２からなるラインコイルにて電源ライン上のノイズを
低減するとともに、巻線の異なるこれらの巻線Ｌ１，Ｌ
２を一次側とするとともに二次側の巻線Ｌ３にて一次電
流を変成して電流値を検出するようにしたため、回路内
の部品点数を削減して回路規模を縮小化することが可能
なＡＣ電流検出装置を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＡＣ電源の電流値
を検出するＡＣ電流検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のＡＣ電流検出装置を利用
したインバータエアコンとして図５に示すものが知られ
ている。ＡＣ電源は商用電源を使用しており、ラインコ
イル１を介して整流用ブリッジ２に接続するとともに、
同整流用ブリッジ２の出力を平滑してコンプレッサ駆動
用直流モータ３に接続している。むろん、このラインコ
イル１はノイズフィルタとして作動するものであり、図
示しないコアに対して二つの巻線を逆相に巻回して構成
されている。一方、コンプレッサ駆動用直流モータ３の
負荷を制御するためラインコイル１と整流用ブリッジ２
との間に電流検出トランス４を介在させてあり、この電
流検出トランス４の出力に基づいてインバータ制御回路
５が上記コンプレッサ駆動用直流モータ３の出力を制御
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のＡＣ電
流検出装置の場合、電流検出トランスとともにラインコ
イルを使用しており、二つの部品を備えることになって
組み付けスペースを要するとともに部品点数が増加する
という課題があった。

【０００４】本発明は、上記課題をかんがみてなされた
もので、回路内の部品点数を削減し、回路規模を縮小化
することが可能なＡＣ電流検出装置の提供を目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１にかかる発明は、ＡＣ電源ラインの一線ま
たは各線に挿入される巻線にて電源ライン上のノイズを
低減するノイズフィルタと、このノイズフィルタの巻線
を一次側とするとともに二次側の巻線にて一次電流を変
成して電流値を検出する変流手段とを備えた構成として
ある。

【０００６】上記のように構成とした請求項１にかかる
発明においては、上記ノイズフィルタは、ＡＣ電源ライ
ンの一線または各線に挿入された巻線にて電源ライン上
でのノイズを低減している。ここにいう巻線とは、少な
くとも電源に対して直列に接続されて電源ライン上での
ノイズを低減するものであればよい。従って、電源ライ
ンに挿入される巻線とコンデンサからなるＬＣ回路等で
構成することができる。

【０００７】むろん、巻線特性や巻線の材質等について
も特に限定されるものではないが、かかる巻線にはＡＣ
電源から常時電流が流されている場合が多いので、抵抗
分による発熱性が低く、絶縁耐力が高いといった材質の
巻線を用いる方が有利である。一方、上記変流手段は、
上記ノイズフィルタの巻線を一次側としつつ、二次側の
巻線にて一次電流を変成して電流値を検出している。す
なわち、一次側の巻線に交流電流が流れれば、二次側の
巻線に閉回路を形成しておくことにより励磁電流が流
れ、二次側の励磁電流値を測定することで一次電流値を
概算する。

【０００８】また、請求項２にかかる発明は、ＡＣ電源
に接続される負荷の前段側に挿入される第一の巻線と、
同負荷の後段側に同第一の巻線とは逆相関係となるよう
に挿入されるとともに同第一の巻線の巻数とは異ならせ
た巻数の第二の巻線とからなるラインコイルと、このラ
インコイルを一次側とするとともに二次側の第三の巻線
にて一次電流を変成して電流値を検出する変流手段とを
備えた構成としてある。

【０００９】上記のように構成した請求項２にかかる発
明においては、上記ラインコイルはＡＣ電源に接続され
る負荷の前段側に挿入される第一の巻線と、同負荷の後
段側に挿入される第二の巻線とから構成されている。さ
らに、第一の巻線と第二の巻線とでは異なった巻数とし
てあるとともに、両巻線を流れる電流が互いに逆相関係
にある。このため、第一の巻線に発生する磁界と第二の
巻線に発生する磁界とは互いに逆向きとなってある程度
の磁界は相殺され、ラインコイル全体としては両巻線の
巻数の差に応じた磁界が生じることになる。かかる構成
としたラインコイルは、特に、ＡＣ電源ラインでのノイ
ズ低減回路として有効であり、より詳しくは、電源ライ
ンとアース間を伝導するコモンモードノイズを阻止する
働きを有している。

【００１０】一方、上記変流手段は、上記ラインコイル
を一次側として二次側の第三の巻線にて一次電流を変成
して電流値を検出している。すなわち、上述したように
第一の巻線と第二の巻線とを異なった巻数としてあるの
で、ラインコイル全体として磁界が発生することにな
り、この磁界を利用して二次側に励磁電流を発生させて
いる。ここにおいて、第一の巻線と第二の巻線を同一の
巻数としてしまえば、両者が発生する磁界は完全に相殺
され、ラインコイルは全体として磁界を生じない。この
ような状態では二次側に励磁電流を発生させることがで
きず、この意味で、第一の巻線と第二の巻線を異なった
巻数としてある。

【００１１】ところで、上述したような変流手段におい
て、回路を流れる電流の許容範囲内でコアが磁気飽和し
てしまうと、一次電流が増大しても磁束密度の時間変化
が現れなくなってしまう。このような場合、一次電流が
増大しても二次電流は時間変化しなくなってしまい、一
次電流を正しく概算できないことになりかねない。そこ
で、請求項３にかかるＡＣ電流検出装置は、請求項１ま
たは請求項２のいずれかに記載のＡＣ電流検出装置にお
いて、各巻線が巻回されるコアが磁気飽和を発生しない
ようにすることを要旨とする。

【００１２】磁気飽和を生じないようにするためには、
ケイ素鋼板を積層して鉄心を形成しても良いし、飽和磁
束密度が高く磁気飽和特性が緩やかな圧粉磁性体のコア
を用いるようにしてもよいし、上記第一及び第二の巻線
の巻数を全体的に少なくしてもよいし、あるいは両者を
併用するようにしてもよく適宜変更可能である。また、
高周波成分を低減させるフィルタとしての観点で有れば
フェライトなどを利用しても良い。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ノイズフ
ィルタ用の巻線と電流検出トランスを一体化することに
より、回路内の部品点数を削減して回路規模を縮小化す
ることが可能なＡＣ電流検出装置を提供することができ
る。また、請求項２にかかる発明によれば、ラインコイ
ルと電流検出トランスとを一体化することにより、さら
に回路規模の縮小化を図ることができる。さらに、請求
項３にかかる発明によれば、コアの磁気飽和を発生させ
ないようにしたため、電流の検出精度を向上させること
ができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面にもとづいて本発明の
実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態にか
かるＡＣ電流検出装置を利用したインバータエアコンを
回路図により示している。同図において、商用ＡＣ電源
はＡＣ電流検出装置１０を介して整流用ブリッジ２０に
接続するとともに、この整流用ブリッジ２０の出力を平
滑しコンプレッサ駆動用直流モータ３０に接続してあ
る。

【００１５】ＡＣ電流検出装置１０は、図２に示すいわ
ゆるＣＩ形状のフェライトからなるコア１１と、当該コ
ア１１に巻回される三つの巻線Ｌ１〜Ｌ３とから構成さ
れる。すなわち、図３に示すように同コア１１に対して
各巻線Ｌ１〜Ｌ３を巻回してある。これらの巻回順序は
特に限定されるものではなく、巻線Ｌ１，巻線Ｌ２，巻
線Ｌ３の順番であっても良いし、巻線Ｌ１，巻線Ｌ３，
巻線Ｌ２の順番であっても良いし、巻線Ｌ３，巻線Ｌ
１，巻線Ｌ２の順番であっても良い。むろん、コア１１
の形状は特に限定されるものではなく、ＥＩ形状のもの
であってもよいし、リング状のものであっても良い。

【００１６】これらの巻線Ｌ１〜Ｌ３のうち、巻線Ｌ１
はＡＣ電源と整流用ブリッジ２０間における一方の電源
ラインに挿入され、巻線Ｌ２はＡＣ電源と整流用ブリッ
ジ２０間における他方の電源ラインに挿入されている。
また、巻線Ｌ１と巻線Ｌ２とは互いに逆相関係となるよ
うに巻回されており、コア１１を伴って全体としてライ
ンコイル１０ａを形成し、ＡＣ電源からのノイズを低減
するノイズフィルタの役割を果たしている。ここにおい
て、コア１１はフェライトで構成されているため、高周
波成分のノイズを効率よく低減することができる。

【００１７】本実施形態においては、図２に示す形状の
コア１１を用いているが、必ずしもこの形状にとらわれ
る必要はなく、各巻線Ｌ１〜Ｌ３の磁束が互いに漏出し
ないようになっていればよい。従って、各巻線Ｌ１〜Ｌ
３の中心に磁束が誘導される限り、各種の形状の鉄心を
用いても構わないし、また、圧粉磁性体などによって形
成しても構わない。また、本実施形態においては巻線Ｌ
１，Ｌ２，Ｌ３を隣接せしめているが、上記のようにコ
ア１１にて磁束を誘導している限り、重ね巻きするよう
にしてもよい。

【００１８】ところで、一般的にノイズフィルタ用のラ
インコイルとしては、二つの巻線間で同一の巻数として
も一向に構わないが、本実施形態のラインコイル１０ａ
においては巻線Ｌ１と巻線Ｌ２を互いに異なった巻数と
なるように巻回してある。これにより、逆相関係にある
巻線Ｌ１の発生する磁界と巻線Ｌ２の発生する磁界は一
部相殺されることになるが、このように巻数を異ならせ
ておけばラインコイル１０ａのコア１１内には磁界を発
生する。

【００１９】むろん、巻数を異ならせて磁界を発生させ
るにしても、コア１１の磁気飽和が発生しない程度にし
ている。詳しくは後述するが、巻線Ｌ３にてラインコイ
ル１０ａの磁界の変化に基づく励磁電流を発生させてい
るので、コア１１が磁気飽和に達すると正確な電流値を
検出できなくなってしまう。そこで、本実施形態におい
ては、コア１１をフェライトにて形成し、飽和磁束密度
が高く磁気飽和特性が緩やかとなるようにしているとと
もに、巻線Ｌ１，Ｌ２間の巻数差を予め調整してコア１
１の磁気飽和を防止している。

【００２０】一方、巻線Ｌ３にはコンプレッサ駆動用直
流モータ３０の出力を制御するためのインバータ制御回
路４０を接続し、巻線Ｌ３側に全体として閉回路を形成
している。従って、上述したようにラインコイル１０ａ
に電流が流れると磁界が発生して巻線Ｌ３側に励磁電流
が発生する。この励磁電流は各巻線の巻数比が一定であ
る限り、ラインコイル１０ａを流れる電流に比例するた
め、かかる励磁電流を測定することでラインコイル１０
ａ側を流れる電流を概算する。すなわち、一次側のライ
ンコイル１０ａを流れる電流を二次側の巻線Ｌ３で変成
していることになり、この意味でラインコイルと巻線Ｌ
３が上記変流手段を構成する。

【００２１】なお、インバータ制御回路４０は、巻線Ｌ
３に対して直列接続された電流検出用抵抗を収容してお
り、この電流検出用抵抗にて電流値を検出し、その検出
結果に基づいてコンプレッサ駆動用直流モータ３０の出
力を制御している。また、本実施形態においては、上記
ＡＣ電流検出装置をインバータエアコンに適用している
が、ＡＣ電源を用いるものであれば、家電を始めとする
各種のＡＣ電流検出に適用可能であることは言うまでも
ない。

【００２２】次に本実施形態の動作について説明する。
商用ＡＣ電源は、ＡＣ電流検出装置１０を介して整流用
ブリッジ２０に接続されるとともに、この整流用ブリッ
ジ２０の出力を平滑しコンプレッサ駆動用直流モータ３
０に接続してある。これによりかかる回路には常時直流
電流が流れ、コンプレッサ駆動用直流モータ３０は動作
している。ＡＣ電流検出装置１０は、コア１１と当該コ
ア１１に巻回された巻線Ｌ１〜Ｌ３にて構成されてお
り、ＡＣ電源と整流用ブリッジ２０間の一方の電源ライ
ンに挿入される巻線Ｌ１と、当該巻線Ｌ１とは逆相関係
であって同ＡＣ電源と整流用ブリッジ２０間の他方の電
源ラインに挿入される巻線Ｌ２とからなるラインコイル
１０ａにて電源ライン上のノイズを低減している。さら
に、この巻線Ｌ１と巻線Ｌ２は巻数を異ならせてあるた
め、互いの磁界は幾分か相殺されるものの、ラインコイ
ル１０ａ全体としては巻数の差に応じた磁界が発生する
ことになる。

【００２３】一方、巻線Ｌ３にはインバータ制御回路４
０を接続して全体として閉回路を形成してあり、上述し
たようにラインコイル１０ａに磁界が発生すると励磁電
流が流れる。周知の通り、各巻線の巻数が一定である限
り、巻線Ｌ３に発生する励磁電流は、ラインコイル１０
ａ側を流れる電流値に比例する。そこで、かかる励磁電
流をインバータ制御回路４０内の巻線Ｌ３に直列接続さ
れた電流検出用抵抗にて測定し、測定電流値に基づい
て、コンプレッサ駆動用直流モータ３０の出力を制御し
ている。

【００２４】図４（ａ）は、上記構成とした回路におい
てＡＣ１００Ｖ電源を用い、コンプレッサ駆動用直流モ
ータ３０の消費電力が基準状態におけるインバータ制御
回路４０の検出電流の時間変化を波形図により示してお
り、図４（ｂ）は、同消費電力が基準時の約１．５倍の
時のインバータ制御回路４０の検出電流の時間変化を波
形図により示している。同図からも明らかなようにそれ
ぞれの場合の出力に比例した電流値を検出できており、
同電流値が一定となるようにインバータ制御回路４０が
コンプレッサ駆動用直流モータ３０の出力を制御してい
る。

【００２５】このように、ＡＣ電源ラインに挿入される
巻線Ｌ１，Ｌ２からなるラインコイルにて電源ライン上
のノイズを低減するとともに、巻線の異なるこれらの巻
線Ｌ１，Ｌ２を一次側とするとともに二次側の巻線Ｌ３
にて一次電流を変成して電流値を検出するようにしたた
め、回路内の部品点数を削減して回路規模を縮小化する
ことが可能なＡＣ電流検出装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態にかかるＡＣ電流検出装置を利用し
たインバータエアコンの回路図である。

【図２】コアの正面図である。

【図３】巻線を巻回した状態のコアの正面図である。

【図４】インバータ制御回路の検出電流の時間変化を示
す波形図である。

【図５】従来のＡＣ電流検出装置を利用したインバータ
エアコンの回路図である。

【符号の説明】

１０…ＡＣ電流検出装置 １０ａ…ラインコイル １１…コア Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…巻線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＡＣ電源ラインの一線または各線に挿入
   される巻線にて電源ライン上のノイズを低減するノイズ
   フィルタと、 このノイズフィルタの巻線を一次側とするとともに二次
   側の巻線にて一次電流を変成して電流値を検出する変流
   手段とを具備することを特徴とするＡＣ電流検出装置。
2. 【請求項２】 ＡＣ電源に接続される負荷の前段側に挿
   入される第一の巻線と、同負荷の後段側に同第一の巻線
   とは逆相関係となるように挿入されるとともに同第一の
   巻線の巻数とは異ならせた巻数の第二の巻線とからなる
   ラインコイルと、 このラインコイルを一次側とするとともに二次側の第三
   の巻線にて一次電流を変成して電流値を検出する変流手
   段とを具備することを特徴とするＡＣ電流検出装置。
3. 【請求項３】 上記請求項１または請求項２のいずれか
   に記載のＡＣ電流検出装置において、各巻線を巻回する
   コアが磁気飽和を発生しないようにしたことを特徴とす
   るＡＣ電流検出装置。