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公開番号2024087768
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-01
出願番号2023181979
出願日2023-10-23
発明の名称電流センサ及び測定装置
出願人日置電機株式会社
代理人弁理士法人後藤特許事務所
主分類G01R 15/18 20060101AFI20240624BHJP(測定;試験)
要約【課題】電流センサの電流検出精度を上げる。
【解決手段】電流センサ100は、環状の磁気コア10と、直列に接続された複数の巻線部で構成され、磁気コア10の互いに異なる部分に巻かれる一対の巻線11及び21と、巻線ごとに、巻線における巻線部ごとにそれぞれ並列接続される複数の抵抗素子12及び22と、を含む。電流センサ100は、一端が巻線11の一端1aに接続されると共に他端1cが磁気コア20における巻線11が巻かれた部分に沿って巻線11の一端1aから他端1bの位置の近傍まで延びる戻り線13と、一端が巻線21の一端2aに接続されると共に他端2cが磁気コア10における巻線21が巻かれた部分に沿って巻線21の一端2aから他端2bの位置の近傍まで延びる戻り線23と、を含む。電流センサ100は、巻線11及び戻り線13の出力と巻線21及び戻り線23の出力との差分を示す信号を出力する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
環状の磁気コアと、
直列に接続された複数の巻線部で構成され、前記磁気コアの互いに異なる部分にトロイダル方向に沿ってポロイダル方向に巻かれて測定対象に流れる電流を検出する第一巻線及び第二巻線から構成される一対の巻線と、
前記巻線部ごとにそれぞれ並列接続される複数の抵抗素子と、
一端が前記第一巻線の一端に接続されると共に、他端が前記磁気コアにおける前記第一巻線が巻かれた部分のトロイダル方向に沿って前記第一巻線の一端から前記第一巻線の他端の位置の近傍まで延びる第一戻り線と、
一端が前記第二巻線の一端に接続されると共に、他端が前記磁気コアにおける前記第二巻線が巻かれた部分のトロイダル方向に沿って前記第二巻線の一端から前記第二巻線の他端の位置の近傍まで延びる第二戻り線と、を含み、
前記第一巻線及び前記第一戻り線の出力と前記第二巻線及び前記第二戻り線の出力との差分を示す信号を出力する電流センサ。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電流センサであって、
前記差分は、磁気の差分を含む、
電流センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の電流センサであって、
前記差分を示す信号を出力する差分回路を含み、
前記差分は、電気信号の差分を含む、
電流センサ。
【請求項４】
請求項１に記載の電流センサであって、
前記差分を示す信号を出力する差分回路を含み、
前記差分は、磁気の差分、及び電気信号の差分を含む、
電流センサ。
【請求項５】
請求項１に記載の電流センサであって、
前記第一巻線の巻数と前記第二巻線の巻数とは、互いに同等である、
電流センサ。
【請求項６】
請求項１に記載の電流センサであって、
前記磁気コアの互いに異なる部分は、第一磁気コア部及び第二磁気コア部から構成され、
前記第一磁気コア部の周方向の長さと前記第二磁気コア部の周方向の長さとは、互いに同等である、
電流センサ。
【請求項７】
請求項１に記載の電流センサであって、
前記第一巻線の他端と前記第二巻線の他端とは、互いに隣接する、
電流センサ。
【請求項８】
請求項１に記載の電流センサであって、
前記一対の巻線は、前記第一巻線の一端から前記第一巻線の他端への方向と、前記第二巻線の一端から前記第二巻線の他端への方向とが、前記磁気コアのトロイダル方向において互いに逆方向になるように巻かれ、かつ前記磁気コアのポロイダル方向において互いに逆方向になるように巻かれ、
前記第二戻り線の他端と前記第一巻線の他端が接続される、
電流センサ。
【請求項９】
請求項１に記載の電流センサであって、
前記差分を示す信号を出力する差分回路を含み、
前記一対の巻線は、前記第一巻線の一端から前記第一巻線の他端への方向と、前記第二巻線の一端から前記第二巻線の他端への方向とが、前記磁気コアのトロイダル方向において互いに逆方向になるように巻かれ、かつ前記磁気コアのポロイダル方向において互いに逆方向に巻かれ、
前記第一戻り線の他端は、前記差分回路の第一入力端子に接続され、前記第二巻線の他端は、前記差分回路の第二入力端子に接続され、
前記第二戻り線の他端と前記第一巻線の他端とは、それぞれ基準電位に接続される、
電流センサ。
【請求項１０】
請求項１に記載の電流センサであって、
前記差分を示す信号を出力する差分回路を含み、
前記一対の巻線は、前記第一巻線の一端から前記第一巻線の他端への方向と、前記第二巻線の一端から前記第二巻線の他端の方向とが、前記磁気コアのトロイダル方向において互いに逆方向になるように巻かれ、かつ前記磁気コアのポロイダル方向において互いに同じ向きに巻かれ、
前記第一戻り線の他端と前記第二戻り線の他端とは、それぞれ前記差分回路の第一入力端子及び第二入力端子に接続され、
前記第一巻線の他端と前記第二巻線の他端とは、それぞれ基準電位に接続される、
電流センサ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流センサ及び測定装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、磁気コアに巻かれた巻線が、直列接続された複数の巻線部で構成され、巻線部ごとにそれぞれダンピング抵抗が並列接続されたトランスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許第３１４６４１７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このトランスにおいて直列接続された複数の巻線部で構成された巻線は、巻線全体としてトロイダル方向の１ターンループを構成するため、この１ターンループによって外部から侵入する磁界及び電磁波などの外部磁束等を検出してしまい、電流検出精度が悪くなる。
【０００５】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、電流検出精度を上げることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様によれば、電流センサは、環状の磁気コアと、直列に接続された複数の巻線部で構成され、前記磁気コアの互いに異なる部分にトロイダル方向に沿ってポロイダル方向に巻かれて測定対象に流れる電流を検出する第一巻線及び第二巻線から構成される一対の巻線と、前記巻線部ごとにそれぞれ並列接続される複数の抵抗素子と、一端が前記第一巻線の一端に接続されると共に、他端が前記磁気コアにおける前記第一巻線が巻かれた部分のトロイダル方向に沿って前記第一巻線の一端から前記第一巻線の他端の位置の近傍まで延びる第一戻り線と、一端が前記第二巻線の一端に接続されると共に、他端が前記磁気コアにおける前記第二巻線が巻かれた部分のトロイダル方向に沿って前記第二巻線の一端から前記第二巻線の他端の位置の近傍まで延びる第二戻り線と、を含み、第一巻線及び第一戻り線の出力と第二巻線及び第二戻り線の出力との差分を示す信号を出力する。
【発明の効果】
【０００７】
この態様では、一対の巻線を構成する第一巻線と第二巻線とを磁気コアの互い異なる部分にトロイダル方向に沿ってポロイダル方向に巻く。さらに、第一巻線の一端に接続された第一戻り線は、第一巻線の巻かれた部分のトロイダル方向に沿わせると共に第一巻線の一端から第一巻線の他端の位置の近傍まで延びる。さらに、第二巻線の一端に接続された第二戻り線は、第二巻線の巻かれた部分のトロイダル方向に沿わせると共に第二巻線の一端から第二巻線の他端の位置の近傍まで延びる。
【０００８】
このため、第一巻線及び第一戻り線の出力と第二巻線及び第二戻り線の出力との差分として第一巻線及び第一戻り線に生じる磁気と第二巻線及び第二戻り線に生じる磁気との差分を取る場合は、第一巻線及び第一戻り線が検出する外部磁束等を第二巻線と第二戻り線とが発生する磁束によって少なくとも一部を打ち消すことができる結果、電流検出精度を上げることができる。または、第一巻線及び第一戻り線の出力と第二巻線及び第二戻り線の出力との差分として、第一巻線及び第一戻り線を通じて出力される電気信号と第二巻線及び第二戻り線を通じて出力される電気信号との差分を取る場合は、第一巻線及び第一戻り線を通じて出力される電気信号の外部磁束等によるノイズを、第二巻線及び第二戻り線を通じて出力される電気信号の外部磁束等によるノイズによってノイズの同相成分の少なくとも一部を打ち消すことができる結果、電流検出精度を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、第一実施形態の電流センサを備える測定装置の構成を示す図である。
図２は、第一実施形態の電流センサの構成例を示す模式図である。
図３は、図２に示した電流センサの等価回路を示す回路図である。
図４は、第一実施形態の電流センサの動作を説明するための図である。
図５は、第一実施形態の電流センサの振幅周波数特性の平坦性を示す図である。
図６は、第二実施形態の電流センサの構成例を示す図である。
図７は、第三実施形態の電流センサの構成例を示す図である。
図８は、第四実施形態の電流センサの構成例を示す図である。
図９は、図８に示した電流センサの等価回路を示す回路図である。
図１０は、第五実施形態の電流センサの構成例を示す図である。
図１１は、第六実施形態の電流センサの構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の各実施形態について説明する。本明細書においては、全体を通じて、同一又は同等の要素には同一の符号を付する。
（【００１１】以降は省略されています）

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