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公開番号2025042602
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-27
出願番号2024156532
出願日2024-09-10
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 20060101AFI20250319BHJP(測定;試験)
要約【課題】高周波数帯域での巻線に起因する検出誤差を抑制する。
【解決手段】電流センサ1は、電流が流れる測定対象を囲む磁気コア11と、磁気コア11に巻き回される検出巻線12と、磁気コア11に巻き回されると共に検出巻線12の両端間の電圧を積分する積分回路から出力された電流が入力される帰還巻線13と、容量素子14と、を含む。さらに電流センサ1は、検出巻線12から容量素子14を介して出力される電流と帰還巻線13から出力される電流とを加算し、その加算した電流を電圧に変換する演算回路22からその変換した電圧を出力する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
電流が流れる測定対象を囲む磁気コアと、
前記磁気コアに巻き回される交流検出巻線と、
前記磁気コアに巻き回されると共に前記交流検出巻線の両端間の電圧を積分する積分回路から出力された電流が入力される帰還巻線と、
容量素子と、を含み、
前記交流検出巻線から前記容量素子を介して出力される電流と前記帰還巻線から出力される電流とを加算し、その加算した電流を電圧に変換する演算回路からその変換した電圧を出力する
電流センサ。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電流センサであって、
前記交流検出巻線及び前記帰還巻線は、互いに同等の巻き数である、
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、
前記容量素子は、前記交流検出巻線の出力端と前記帰還巻線の出力端との間に接続される、
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、
前記交流検出巻線及び前記帰還巻線は、互いに異なる巻き数であり、
前記演算回路は、第一抵抗及び第二抵抗を有し、
前記第一抵抗の一端は、前記交流検出巻線の出力端に接続され、
前記第二抵抗の一端は、前記帰還巻線の出力端に接続され、
前記第一抵抗の他端及び前記第二抵抗の他端は、それぞれ基準電位に接続され、
前記交流検出巻線の巻き数と前記第一抵抗の抵抗値との比が、前記帰還巻線の巻き数と前記第二抵抗の抵抗値との比に等しい、
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、
前記磁気コアに生じる磁束を検出する磁気検出素子をさらに含む
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、
前記演算回路は、一又は複数の抵抗素子を有し、
前記容量素子の容量値は、直列接続される前記容量素子と少なくとも一つの前記抵抗素子とから構成されるフィルタのカットオフ周波数が、前記帰還巻線と前記抵抗素子とから構成されるカレントトランスのカットオフ周波数よりも高い所定の周波数となるように定められる、
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、
前記積分回路及び前記演算回路を含む
電流センサ。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電流センサと、
前記電流センサにより検出される検出量に基づいて前記測定対象についての測定量を演算する測定部と、
を含む測定装置。

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 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、１Ｈｚを超える周波数の交流電流を検出できる交流ピックアップ巻線と、導体に流れる主電流によって誘起された起電力を打ち消そうとする補助電流を生じる補助巻線と、を備える回路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２００８－５１９２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような回路を有する電流センサでは、おおむね１ｋＨｚ以下の低周波数帯域において、ゼロフラックス動作により、交流ピックアップ巻線に相当する交流検出巻線と補助巻線に相当する帰還巻線との双方に巻き回された磁気コアに生じる磁束が概ねゼロに収束する。
【０００５】
しかしながら、上記低周波数帯域よりも測定対象に流れる測定電流の周波数が高くなるにつれて、磁気コアの透磁率が低下したり、各巻線の寄生容量及び巻線同士の線間容量の影響が増大したりする。その結果、帰還巻線による磁束の打ち消し動作が弱まって、磁気コアに磁束が残留し、交流検出巻線に誘導電流が流れる。
【０００６】
そして、おおむね１０ｋＨｚ以上の高周波数帯域において交流検出巻線に誘導電流が流れることにより、磁気コアに巻き回された交流検出巻線と帰還巻線がカレントトランスとして動作してしまい、測定電流についての検出誤差が大きくなるという問題がある。
【０００７】
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、高周波数帯域での巻線に起因する検出誤差を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様によれば、電流センサは、電流が流れる測定対象を囲む磁気コアと、前記磁気コアに巻き回される交流検出巻線と、前記磁気コアに巻き回されると共に前記交流検出巻線の両端間の電圧を積分する積分回路から出力された電流が入力される帰還巻線と、容量素子と、を含み、前記交流検出巻線から前記容量素子を介して出力される電流と前記帰還巻線から出力される電流とを加算し、その加算した電流を電圧に変換する（その加算した電流の大きさに比例する大きさの電圧に変換する）演算回路からその変換した電圧を出力する。
【発明の効果】
【０００９】
この態様によれば、高周波数帯域においては、容量素子のインピーダンスが低くなり、交流検出巻線から容量素子を介して出力される電流と帰還巻線から出力される電流とが加算されるので、交流検出巻線が第二の帰還巻線として動作する。そのため、交流検出巻線の誘導電流が帰還巻線の電流となって、帰還巻線の電流を増強するため、高周波数帯域での巻線に起因する検出誤差を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、第一実施形態における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、電流センサの構成例を示す模式図である。
図３は、電流センサの詳細構成例を示す回路図である。
図４は、電流センサの動作を説明するための図である。
図５は、電流センサのゲイン周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。
図６は、第二実施形態における電流センサの詳細構成例を示す回路図である。
図７は、第三実施形態における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】
（【００１１】以降は省略されています）

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