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公開番号2023160700
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-11-02
出願番号2022082617
出願日2022-04-21
発明の名称電流検出器
出願人甲神電機株式会社
代理人
主分類G01R 15/20 20060101AFI20231026BHJP(測定;試験)
要約【課題】磁気検出素子に印加される磁束密度を増大させ、かつ外部磁界による不要出力を抑制する電流検出器を得る。
【解決手段】略環状の集磁コア1a、1bは空隙部2a、2bを突き合わせるように配置され、空隙部2a、2b内には磁気検出素子3a、3bが配置され、集磁コア1a、1bに形成される夫々の貫通孔に同一極性の被測定電流5a、5bが流れる導体4a、4bを貫通させる。被測定電流5a、5bにより空隙部2a、2b内にそれぞれ逆極性の磁束が発生し、磁気検出素子3a、3bはそれらの磁束密度に比例する電圧を出力し、それらの後段にある演算回路17によって差動演算される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
空隙部と貫通孔を備えた略環状又は略Ｕ字状の第１及び第２の集磁コアと、第１の被測定電流が貫通する前記第１の集磁コアの第１の貫通孔と、第２の被測定電流が貫通する前記第２の集磁コアの第２の貫通孔と、前記第１の集磁コアの第１の空隙部に配置され、前記第１の被測定電流により生じる磁束の磁束密度を検出する第１の磁気検出素子と、前記第２の集磁コアの第２の空隙部に配置され、前記第２の被測定電流により生じる磁束の磁束密度を検出する第２の磁気検出素子と、前記第１の磁気検出素子の第１の検出出力と前記第２の磁気検出素子の第２の検出出力を演算する演算手段を有する電流検出器であって、前記第１の被測定電流による前記第１の空隙部の磁束と、前記第２の被測定電流による前記第２の空隙部の磁束はそれぞれ逆極性であり、前記演算手段は前記第１の検出出力と前記第２の検出出力を差動演算することを特徴とする電流検出器。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
前記第１の被測定電流と前記第２の被測定電流は同極性であり、前記第１の空隙部と前記第２の空隙部は、近接し対向して配置されることを特徴とする請求項１記載の電流検出器。
【請求項３】
前記第１の空隙部と前記第２の空隙部は、前記第１及び第２の貫通孔の貫通方向にずれて、前記貫通方向で対向して配置されることを特徴とする請求項２記載の電流検出器。
【請求項４】
前記第１の集磁コアと前記第２の集磁コアの対向する距離の平均値は、前記第１の空隙部と前記第２の空隙部の対向する距離の平均値より長いことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電流検出器。
【請求項５】
被測定電流が貫通する貫通孔を備えた略Ｕ字状の第１の集磁コアと、前記第１の集磁コアの端面と第１及び第２の空隙部を形成する面を有する第２の集磁コアと、前記第１の空隙部に配置され、前記被測定電流により生じる磁束の磁束密度を検出する第１の磁気検出素子と、前記第２の空隙部に配置され、前記被測定電流により生じる磁束の磁束密度を検出する第２の磁気検出素子と、前記第１の磁気検出素子の第１の検出出力と前記第２の磁気検出素子の第２の検出出力を演算する演算手段を有する電流検出器であって、前記被測定電流による前記第１の空隙部の磁束と、前記被測定電流による前記第２の空隙部の磁束はそれぞれ逆極性であり、前記演算手段は前記第１の検出出力と前記第２の検出出力を差動演算することを特徴とする電流検出器。
【請求項６】
少なくとも前記第１の磁気検出素子と前記第２の磁気検出素子は同一のパッケージに収容された部品であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の電流検出器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁性体コアを有する電流検出器に関するものである。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来の電流検出器（電流センサ）では、略環状の集磁コアに囲まれるように、被測定電流が流れる導体が配置される。前記集磁コアには空隙が設けられ、空隙にはホール素子などの磁気検出素子が挿入される構成が一般的である。（例えば、特許文献１（図６）参照）。
【０００３】
しかし近年では、集磁コアを有しない電流検出器、いわゆるコアレス型電流検出器が開発されており、被測定電流が流れる２本の導体の近傍に、同方向に流れる被測定電流によって生じる磁界の強さを夫々検出するための２個の磁気検出素子を配置し、その２個の磁気検出素子によって得られた各検出信号の差を取ることで被測定電流の大きさを求める方法（例えば、特許文献１（図１）参照）が用いられる。
【０００４】
例えば特許文献１（図１）の方法では、２個の磁気検出素子の検出信号の差動演算により、外部磁界による影響を低減している。被測定電流によって発生する磁束は、２個の磁気検出素子に互いに逆方向の磁束を貫通させ、２つの検出信号の差を取ることで両者は加算するが、近傍を通過する電流路や隣相の電流検出器等から発生する磁界（外部磁界）は２個の電流検出素子に同相（同方向）の磁束を与えるため、２個の磁気検出素子の検出信号の差を取ることにより減算され、電流検出器の不要出力の低減に効果がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００５－２８３４５１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１（図１）に記載のコアレス型構造では、２個の磁気検出素子の差分を算出することにより、外部磁界による影響の低減を図りつつ、導体に流れる被測定電流を計測するものであるが、コアを有していない構造であるため、従来の略環状コアを使用した電流検出器と比較して磁気検出素子に印加される磁束密度が小さくなり、磁気検出素子からの出力もそれに比例して小さくなるため、相対的に後段の演算回路における増幅率が増大することによって、回路全体のＳ／Ｎ比が縮小することにより外来ノイズによる電流検出器の出力変動が大きくなるという問題があった。
【０００７】
上記のように、演算回路における増幅率が増大した場合、隣相等に配置される他の電流検出器や、周辺に配置された導体に流れる電流によって発生する磁界を、２個の磁気検出素子によって検出し差分を算出した場合であっても、増幅率が大きいことにより不要出力も大きく増幅される。この影響を低減するために、隣相や周辺の導体との距離を長く離したり、意図しない磁界を遮るためのシールドを追加する必要が発生するという問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたもので、被測定電流によって生じる磁束の方向（極性）が互いに逆になる集磁コアの空隙部を２つ設け、２つの空隙部内の磁気検出素子の検出信号の差分を取ることで、磁気検出素子に印加される磁界を集磁コアによって増幅させる効果と、２個の磁気検出素子の出力の差分を算出する差動演算を利用した、外部磁界による不要出力の抑制効果と、双方の効果を併せ持つ電流検出器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電流検出器は、空隙部と貫通孔を備えた略環状又は略Ｕ字状の第１及び第２の集磁コアと、第１の被測定電流が貫通する第１の集磁コアの第１の貫通孔と、第２の被測定電流が貫通する第２の集磁コアの第２の貫通孔と、第１の集磁コアの第１の空隙部に配置され、第１の被測定電流により生じる磁束の磁束密度を検出する第１の磁気検出素子と、第２の集磁コアの第２の空隙部に配置され、第２の被測定電流により生じる磁束の磁束密度を検出する第２の磁気検出素子と、第１の磁気検出素子の第１の検出出力と第２の磁気検出素子の第２の検出出力を演算する演算手段を有する電流検出器であって、第１の被測定電流による第１の空隙部の磁束と、第２の被測定電流による第２の空隙部の磁束はそれぞれ逆極性であり、演算手段は第１の検出出力と第２の検出出力を差動演算するものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、被測定電流によって発生する磁束の極性が、それぞれ逆極性になるように集磁した２つの集磁コアの空隙部内に配置した２つの磁気検出素子の出力を差動演算することで、外部磁界による不要出力を抑制し小さな電流も正確に測定可能で、設置自由度が高い電流検出器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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