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公開番号2024087777
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-01
出願番号2023197583
出願日2023-11-21
発明の名称ゼロフラックス方式の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 15/20 20060101AFI20240624BHJP(測定;試験)
要約【課題】負帰還動作を行わせて直流から所定の高周波数帯域よりも高い周波数帯域までの電流を検出可能とすることを目的とする。
【解決手段】電流センサは、磁気コアに生じた磁束を検出する磁気検出素子と、磁気検出素子から入力する信号に基づいて磁気コアに生じた磁束を打ち消すための負帰還電流を出力する帰還回路とを備える。電流センサは、磁気コアに巻かれ、負帰還電流が一端から入力されるとともに、磁気コアに流れる磁束を検出して被測定電流を示す検出電流を他端から出力する巻線を備える。電流センサは、直流から低周波帯域までの成分を遮断する複数の接続回路と、巻線を構成する直列に接続された複数の巻線部ごとにそれぞれ並列接続された複数の抵抗器とを備える。各接続回路は、複数の抵抗器のうち隣接する抵抗器間の接続点と隣接する巻線部間の接続点との間、及び、帰還回路の出力端と当該出力端につながる抵抗器との間に、それぞれ接続される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
被測定電流が流れる被測定対象物を囲む磁気コアと、
前記磁気コアに組み込まれ、前記磁気コアに生じた磁束を検出する磁気検出素子と、
前記磁気検出素子から入力する信号に基づいて前記被測定電流によって前記磁気コアに生じた磁束を打ち消すための負帰還電流を出力する帰還回路と、
前記磁気コアに巻かれ、前記負帰還電流が一端から入力されるとともに、前記磁気コアに流れる磁束を検出して前記被測定電流を示す検出電流を他端から出力する巻線と、
直流から低周波帯域までの成分を遮断する複数の接続回路と、
前記巻線を構成するとともに直列に接続された複数の巻線部ごとにそれぞれ並列接続された複数の抵抗器と、
を備え、
複数の前記接続回路のそれぞれは、前記複数の抵抗器のうち互いに隣接する抵抗器間の接続点と互いに隣接する前記巻線部間の接続点との間、及び、前記帰還回路の出力端と当該出力端につながる前記抵抗器との間に、それぞれ接続される、
ゼロフラックス方式の電流センサ。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電流センサであって、
前記巻線の他端から延びるとともに、前記巻線の他端から一端へ向けて前記磁気コアに沿って配置される戻り線をさらに備える電流センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の電流センサであって、
前記接続回路は、直列接続されたコンデンサ及び抵抗器を含む、
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、
前記接続回路は、第一コンデンサと第一抵抗器とが直列に接続された第一回路と、第二コンデンサと第二抵抗とが直列に接続された第二回路との並列接続回路で構成され、
前記第一コンデンサと前記第二コンデンサとは容量値が異なる、
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、
前記巻線は、前記磁気コアの対向する一方の箇所においてトロイダル方向に沿うようにポロイダル方向に巻かれ、第一負帰還電流が一端から入力されるとともに、前記磁気コアに流れる磁束を検出して前記被測定電流を示す第一検出電流を他端から出力する順巻線と、前記磁気コアの対向する他方の箇所において前記順巻線とは逆向きのトロイダル方向に沿うようにポロイダル方向に巻かれ、第二負帰還電流が一端から入力されるとともに、前記磁気コアに流れる磁束を検出して前記被測定電流を示す第二検出電流を他端から出力する逆巻線とを備え、
前記帰還回路は、前記被測定電流に基づいて前記磁気コアに生じた磁束を打ち消すための前記第一負帰還電流及び前記第二負帰還電流を出力可能であり、
前記抵抗器は、前記順巻線を構成するとともに直列に接続された複数の順巻線部ごとにそれぞれ並列接続された複数の順巻側抵抗器と、前記逆巻線を構成するとともに直列に接続された複数の逆巻線部ごとにそれぞれ並列接続された複数の逆巻側抵抗器とを備え、
前記接続回路は、前記順巻線に接続される複数の順巻側接続回路と、前記逆巻線に接続される複数の逆巻側接続回路とを備え、
複数の前記順巻側接続回路のそれぞれは、前記複数の順巻側抵抗器のうち互いに隣接する順巻側抵抗器間の接続点と互いに隣接する前記順巻線部間の接続点との間、及び、前記第一負帰還電流を出力する前記帰還回路の出力端と当該出力端につながる前記順巻側抵抗器との間に、それぞれ接続され、
複数の前記逆巻側接続回路のそれぞれは、前記複数の逆巻側抵抗器のうち互いに隣接する逆巻側抵抗器間の接続点と互いに隣接する前記逆巻線部間の接続点との間、及び、前記第二負帰還電流を出力する前記帰還回路の出力端と当該出力端につながる前記逆巻側抵抗器との間に、それぞれ接続され、
前記第一検出電流と前記第二検出電流との差電圧を増幅する差動増幅器をさらに備える、
電流センサ。
【請求項６】
請求項５に記載の電流センサであって、
前記順巻側接続回路及び前記逆巻側接続回路は、直列接続されたコンデンサ及び抵抗器を含む、
電流センサ。
【請求項７】
請求項５に記載の電流センサであって、
前記順巻線の他端から延びるとともに、前記順巻線の他端から一端へ向けて前記磁気コアに沿って配置される順巻側戻り線と、
前記逆巻線の他端から延びるとともに、前記逆巻線の他端から一端へ向けて前記磁気コアに沿って配置される逆巻側戻り線と、
をさらに備える電流センサ。
【請求項８】
請求項５に記載の電流センサであって、
前記順巻側接続回路及び前記逆巻側接続回路は、第一コンデンサと第一抵抗器とが直列に接続された第一回路と、第二コンデンサと第二抵抗とが直列に接続された第二回路との並列接続回路で構成され、
前記第一コンデンサと前記第二コンデンサとは容量値が異なる、
電流センサ。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の電流センサと、
前記電流センサから出力される前記検出電流に基づいて前記被測定電流を測定する測定部と、
を備える測定装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゼロフラックス方式の電流センサ及び測定装置に関する。
続きを表示（約 980 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、直流から高周波帯域までの電流の検出が可能なゼロフラックス方式の電流センサ（以下電流センサ１と称する）が示されている。
【０００３】
この電流センサ１は、磁気検出素子と、磁気検出素子の出力信号を巻線に負帰還する帰還回路とを備えている。これにより、電流センサ１は、直流から所定の高周波帯域までの電流の検出が可能である。
【０００４】
一方、特許文献２には、被測定対象物に流れる電流を検出する電流センサ（以下電流センサ２と称する）が示されている。
【０００５】
この電流センサ２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ている。電流センサ２は、各巻線部に電流検出抵抗及びダンピング抵抗となる抵抗値が数Ωから数十Ω程度の抵抗器を並列接続しており、電流センサ１よりも高い高周波帯域までの電流の検出が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１４－２３５０４５号公報
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】
【０００７】
電流センサ２は、原理的に直流の電流の検出ができないが、電流センサ１よりも高い高周波数帯域までの電流の検出ができる。
【０００８】
そこで、電流センサ１に電流センサ２を組み合わせて、磁気検出素子の出力信号に基づいて生成される負帰還電流を巻線に帰還して、直流から所定の高周波数帯域よりも高い周波数帯域までの電流を検出可能とする構成が考えられる。
【０００９】
しかしながら、このような構成の電流センサにあっては、各巻線部よりも各巻線部に並列接続された抵抗器のインピーダンスが小さくなる周波数帯域においては負帰還電流が並列接続された抵抗器に流れてしまい、負帰還動作を行うことができない。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、負帰還動作を行わせて直流から所定の高周波数帯域よりも高い周波数帯域までの電流を検出可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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