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電流センサの種類はどんなものがある？原理や導入事例も紹介！

電流を検知できる電流センサは、正しく導入するとメンテナンスの効率アップや運用コストの削減に大きく寄与します。しかし正しく導入するためには、より詳しく電流センサについて知っておかなくてはなりません。

本コラムでは電流センサの仕組みや種類にスポットを当て、実際に導入した際の状況がわかるよう導入事例も合わせてまとめました。

またFAプロダクツでは、工場設備の電流センサ導入・メンテナンスにご対応いたします。

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１．電流センサとは一体どんなもの？種類や用途について解説！

電流センサといっても実は種類が複数あり、用途もそれぞれ違います。用途に合った種類を選ばないと、狙ったとおりに機能しないこともあるのです。

この項目では電流センサとは何か？という基本事項から、種類や用途について解説していきます。実際にどんな用途で使われているのかを知れば、電流センサがどんな役割を果たしているのか理解しやすくなるでしょう。

（1）電流センサとは？どんな種類があるの？

電流センサとは、回路内の電流を測定できるセンサーです。大きく分けて3種類の検出型があります。

シャント抵抗とアンプを使ったタイプは、抵抗に電流が流れ降下した電圧値を元に電流値を算出する方式です。電流の検出方法としては実装しやすく、メジャーなタイプと言われています。しかし抵抗によって電力を損失してしまう上に、発熱量が大きいです。

コア付きセンサは、電流の影響でコアに発生する磁場の大きさを測定します。非接触の方式になっているため、電力の損失は少ないです。ただしコアの大きさが場所を取るため、実装時にある程度の設置スペースを取らなくてはなりません。

コアレス方式の場合、IC内部にあるホール素子によって電圧を測定します。しかしホール効果で得られる電圧が小さいので、増幅回路とセットになっています。非接触式で場所も取らず扱いやすい反面、IC内に電気を引き込むため電力損失が発生しやすいのが特徴です。

（2）電流センサの用途

電流センサは、おもに電力変換装置の制御や過電流の検出・電流値の測定に使われています。

産業用ロボット
無人搬送
溶接機
太陽光発電
汎用インバーター

モーターを利用した機器で可変速できるものは、トルク制御や過電流からの保護といった細かな電流制御が必要です。またUPSや太陽光発電のような電力にするものには、周波数の変換や位相制御・電流の過負荷検出が求められます。それらを担うのが電流センサです。

電流センサは、最近ではハイブリッドカーやEVカーのような車載用途も活発化しており、モーター駆動・回生充電の制御で心臓部の制御も行っています。縁の下の力持ちというような、目に見えない部分で私たちの安全を支える部材といえるでしょう。

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２．電流センサの導入して実際に改善が見込めた事例は？3つの導入事例

実際に電流センサを導入し、どんな改善事例があるのか具体的に見てみたい方もいらっしゃるでしょう。以下、3つのケースをご紹介します。

（1）電流センサによって稼働状況の可視化を実現

工作機械が増えると管理する手間も増え、稼働状況を把握できなければ製造ロスが増えたり、課題が多く立ちはだかったりします。

一つひとつの課題を解決していくためには、データによる生産管理が重要です。そこで、ある工場では、多くの工作機械を稼働させている工場内でコア付きの電流センサを利用して稼働状況の把握を行いました。

回路の外から後付けできる電流センサなら、稼働を停止させることなく取り付けできて設置も簡単です。大規模な工事も必要ありません。また、吸い上げたデータをクラウド上にアップロードすれば、夜間稼働の状況把握もモニタリングシステムから把握ができます。

細かく稼働状況をモニタリングした結果、トラブルへの対処と原因追求が容易になりました。稼働が安定し、生産数も伸びています。

（2）メンテナンスの効率がUPしコスト削減

電流センサが、運用コストを削減しつつ、生産率の向上に貢献した事例です。

ファイバー製造設備を導入しているある法人では、設備の電磁バルブ故障によりトラブルが頻出していました。さらにモニタリングするものがなく、トラブルが起きるたびに調査を行い、再度調整するといった少し非効率な状態が続いていました。

しかし電流センサによって経年劣化を事前に検出でき、適切なメンテナンスを行えるようになりました。またこのケースでは、電流センサに同時に漏電検出も行わせ、事故の防止と安全性の向上も実現させています。

（3）遊技台のゴト行為防止にも貢献

電流センサは非常に幅広く、工作機械や設備のほかアミューズメント遊技台にも力を発揮します。

パチンコ店の遊技台に行われるゴト行為は、過去に年間で被害総額が500億円という状況に達していました。しかし遊技台の内部はメダルや玉が通過する際の電気信号を捉えているため、正確に電流センサを配置すると正しい通過点が計測できます。これを活かして、多くのパチンコ店では、異常な通過を検知した際にセキュリティが発砲する仕組みを取り入れ、ゴト行為対策が行われています。

電流センサは、業界全体の不正撲滅にも大きな役割を果たしているのです。