(57)【要約】【課題】変動する外部磁界の影響をキャンセルすることができる電流センサを安価に提供する。【解決手段】電流センサ１は、バスバ２に流れる電流Ｉ１により生じる磁界Ｈ１を検出する磁界検出素子１１を備えている。第１コイルＣ１は、磁界検出素子１１の周辺に発生する外部磁界Ｈ２により誘導電流が発生する。第２コイルＣ２は、第１コイルＣ１に接続され、誘導電流Ｉ２が流れることにより磁界検出素子１１の周辺に発生する外部磁界Ｈ２を打ち消す磁界Ｈ３を発生する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象に流れる電流により生じる磁界を検出する磁界検出素子を備えた電流センサにおいて、
前記磁界検出素子の周辺で変化する外部磁界により誘導電流が発生する第１コイルと、
前記第１コイルに接続され、前記誘導電流が流れることにより前記磁界検出素子の周辺で変化する外部磁界を打ち消す磁界を発生する第２コイルと、を備えたことを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
前記磁界検出素子が、前記第２コイル近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記磁界検出素子が、前記第２コイル内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記磁界検出素子が、前記第２コイルが発生する磁界に沿って前記第２コイル外に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上述した電流センサとして、磁界検出素子を用いたものが知られている。この電流センサは、測定対象に流れる電流により発生する磁界を磁界検出素子により検出して、磁界検出素子により検出した磁界から電流値を求める。
【０００３】
上述した電流センサは、外部磁界（測定対象に流れる電流により発生する磁界以外の磁界）の影響を受けて誤差が発生してしまう。そこで、磁界検出素子周辺に外部磁界を遮断するシールドを配置する電流センサが提案されている（特許文献１）。しかしながら、シールドを用いることで、大型化や高コスト化してしまう、という問題があった。
【０００４】
また、外部磁界の絶対値が等しく、かつ、極性が逆となるような位置にそれぞれ磁界検出素子を配置し、この２つの磁界検出素子の出力差を検出することにより外部磁界の影響をキャンセルした電流センサが提案されている（特許文献２）。しかしながら、これは外部磁界が一様である場合のみ有効であり、変動する外部磁界の影響をキャンセルすることはできない、という問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平５−２５３６９号公報
【特許文献２】特開２００２−２４３７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、変動する外部磁界の影響をキャンセルすることができる電流センサを安価に提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様である電流センサは、測定対象に流れる電流により生じる磁界を検出する磁界検出素子を備えた電流センサにおいて、前記磁界検出素子の周辺で変化する外部磁界により誘導電流が発生する第１コイルと、前記第１コイルに接続され、前記誘導電流が流れることにより前記磁界検出素子の周辺で変化する外部磁界を打ち消す磁界を発生する第２コイルと、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、磁界検出素子が、第２コイル近傍に配置されていてもよい。
【０００９】
また、前記磁界検出素子が、前記第２コイル内に配置されていてもよい。
【００１０】
また、磁界検出素子が、第２コイルが発生する磁界に沿って第２コイル外に配置されていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように態様によれば、変動する外部磁界の影響をキャンセルすることができる電流センサを安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態における本発明の電流センサの一実施形態を示す図である。
【図２】第２実施形態における本発明の電流センサの一実施形態を示す図である。
【図３】第３実施形態における本発明の電流センサの一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を、図１に基づいて説明する。図１に示す電流センサ１は、バスバ（測定対象）２に流れる電流Ｉ１を検出するセンサである。図中、バスバ２には紙面垂直方向に電流Ｉ１が流れ、この電流Ｉ１により磁界Ｈ１が発生する。磁界Ｈ１は、電流Ｉ１の流れる方向（紙面垂直方向）を軸とした軸周りに発生する。
【００１４】
電流センサ１は、磁界検出素子１１と、第１コイルＣ１と、第２コイルＣ２と、を備えている。磁界検出素子１１は、磁界の大きさに応じた電圧を出力する素子であり、バスバ２周辺（磁界Ｈ１が入力される範囲）に配置される。
【００１５】
上記磁界検出素子１１の出力は、外部磁界Ｈ２（即ち、バスバ２に流れる電流Ｉ１により発生する磁界Ｈ１以外の磁界）の影響を受けてしまい、検出精度が低下する恐れがある。そこで、外部磁界Ｈ２の影響をキャンセルするために本実施形態では、第１コイルＣ１、第２コイルＣ２を磁界検出素子１１の周辺に配置している。
【００１６】
第１コイルＣ１は、磁界検出素子１１の周辺に配置され、磁界検出素子１１の周辺に発生する外部磁界Ｈ２の変化(変動)により誘導電流Ｉ２が発生する。第1コイルＣ１は、らせん状に巻回され、その中心軸が磁界検出素子１１の配置位置に発生する磁界Ｈ１の向きに対して平行に配置されている。
【００１７】
本実施形態では、磁界検出素子１１の配置位置においては、磁界Ｈ１の向きが紙面の左右方向に平行であるので、第１コイルＣ１はその中心軸が左右方向に平行になるように配置されている。これにより、左右方向の外部磁界Ｈ２が発生すると、第１コイルＣ１には、外部磁界Ｈ２の変化の大きさに応じた誘導電流Ｉ２が発生する。
【００１８】
第２コイルＣ２は、第１コイルＣ１に接続され、誘導電流Ｉ２が流れることにより磁界検出素子１１の周辺に発生する外部磁界Ｈ２を打ち消す磁界Ｈ３を発生する。第２コイルＣ２は、らせん状に巻回され、その両端が第１コイルＣ１の両端に接続されている。これにより、第２コイルＣ２には、第１コイルＣ１に発生した誘導電流Ｉ２が流れる。
【００１９】
磁界検出素子１１は、第２コイルＣ２近傍に配置されている。
第１実施形態では、この第２コイルＣ２の内部に磁界検出素子１１が配置されている。このため、第２コイルＣ１は、誘導電流Ｉ２が流れるとその内部に外部磁界Ｈ２とは逆向きの磁界Ｈ３を発生するように配置されている。即ち、第１コイルＣ１と第２コイルＣ１とは、その巻き方向が逆になっている。また、第１、第２コイルＣ１、Ｃ２の直径又は巻き数は、磁界Ｈ３の大きさと外部磁界Ｈ２の大きさとが同じになるように調整されている。
【００２０】
次に、上述した構成の電流センサ１の電流検出原理について説明する。バスバ２に電流Ｉ１が流れると、バスバ２周りに電流Ｉ１の大きさに応じた磁界Ｈ１が発生する。本実施形態では、紙面垂直方向の表から裏に向かって電流Ｉ１が流れている。このとき、バスバ２を中心とした右回りに磁界Ｈ１が発生し、磁界検出素子１１には左から右に向かう磁界Ｈ１が入力される。
【００２１】
このとき、磁界の大きさ、磁界の向き（極性）が変動する外部磁界Ｈ２（交流）が発生した場合について説明する。今、左から右に向かう外部磁界Ｈ２が発生すると、第１コイルＣ１には、図１に示すように中心軸に対して右回りに誘導電流Ｉ２が発生する。この発生した誘導電流Ｉ２が第２コイルＣ２に流れる。
【００２２】
第２コイルＣ２に流れる誘導電流Ｉ２は、第１コイルＣ１とは逆で中心軸に対して左回りに流れる。そして、第２コイルＣ２内部には、誘導電流Ｉ２が流れることにより、外部磁界Ｈ２とは逆向きの右から左に向かう方向の磁界Ｈ３が発生する。この磁界Ｈ３は、外部磁界Ｈ２の大きさと同じになるように第１、第２コイルＣ１、Ｃ２の直径又は巻き数が調整されている。このため、磁界検出素子１１周辺の外部磁界Ｈ２が磁界Ｈ３により打ち消されて外部磁界Ｈ２の影響をキャンセルすることができる。
【００２３】
また、外部磁界Ｈ２が変動して大きくなれば、誘導電流Ｉ２も大きくなり、磁界Ｈ３も大きくなる。外部磁界Ｈ２が変動して小さくなれば、誘導電流Ｉ２も小さくなり、磁界Ｈ３も小さくなる。このため、第２コイルＣ２内には、常時、外部磁界Ｈ２と同じ大きさの磁界Ｈ３が発生し、変動する外部磁界Ｈ２の影響をキャンセルすることができる。
【００２４】
一方、右から左に向かう外部磁界Ｈ２が発生すると、第１コイルＣ１には、中心軸に対して左回りに誘導電流Ｉ２が発生する。この発生した誘導電流Ｉ２が第２コイルＣ２に流れる。第２コイルＣ２に流れる誘導電流Ｉ２は、第１コイルＣ１とは逆で中心軸に対して右回りに流れる。そして、第２コイルＣ２内部には、誘導電流Ｉ２が流れることにより、外部磁界Ｈ２とは逆向きの左から右に向かう方向の磁界Ｈ３が発生する。このため、外部磁界Ｈ２の向きが変動しても、磁界検出素子１１周辺の外部磁界Ｈ２が磁界Ｈ３により打ち消されて外部磁界Ｈ２の影響をキャンセルすることができる。
【００２５】
上述した第１実施形態によれば、シールドや複数の磁界検出素子を用いることなく、上述したように変動する外部磁界Ｈ２の影響をキャンセルする電流センサ１を安価に提供することができる。また、計算処理などの制御系も必要なく、外部磁界Ｈ２発生から打ち消すまでの時間の遅れもない。
【００２６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図２に基づいて説明する。第１実施形態と第２実施形態とで大きく異なる点は、磁界検出素子１１の配置位置である。第２実施形態において、磁界検出素子１１は、第２コイルＣ２が発生する磁界に沿って第２コイルＣ２外に配置されている。また、第２実施形態では、磁界検出素子１１及び第２コイルＣ２は、第２コイルＣ２の軸方向に間隔を空けて対向配置されている。なお、図２に示す第２実施形態の配置位置における磁界Ｈ３の向きは、第２コイルＣ２内の磁界Ｈ３の向きと同じである。
【００２７】
この場合も第１実施形態と同様に、外部磁界Ｈ２が変化すると第１コイルＣ１に誘導電流Ｉ２が発生し、この誘導電流Ｉ２が第２コイルＣ２に流れる。第２コイルＣ２に誘導電流Ｉ２が流れることにより、磁界検出素子１１の配置位置において外部磁界Ｈ２と逆向きの磁界Ｈ３が発生して、外部磁界Ｈ２をキャンセルすることができる。
【００２８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を、図３に基づいて説明する。第１実施形態と第３実施形態とで大きく異なる点は、磁界検出素子１１の配置位置である。第３実施形態において、磁界検出素子１１は、第２コイルＣ２が発生する磁界に沿って第２コイルＣ２外に配置されている。また、第３実施形態では、磁界検出素子１１及び第２コイルは、第２コイルＣ２の径方向に間隔を空けて対向配置されている。なお、図３に示す第３実施形態の配置位置における磁界Ｈ３の向きは、第２コイルＣ２内の磁界Ｈ３の向きと逆向きである。
【００２９】
そこで、第３実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態と異なり、第１、第２コイルＣ１、Ｃ２の巻き方向を同じ向きにしている。
【００３０】
次に、上述した構成の電流センサ１の電流検出原理について説明する。バスバ２に電流Ｉ１が流れると、バスバ２周りに電流Ｉ１の大きさに応じた磁界Ｈ１が発生する。本実施形態では、紙面垂直方向の表から裏に向かって電流Ｉ１が流れている。このとき、バスバ２を中心とした右回りに磁界Ｈ１が発生し、磁界検出素子１１には左から右に向かう磁界Ｈ１が入力される。
【００３１】
このとき、磁界の大きさ、磁界の向き（極性）が変動する外部磁界Ｈ２（交流）が発生した場合について説明する。今、左から右に向かう外部磁界Ｈ２が発生すると、第１コイルＣ１には、図３に示すように中心軸に対して右回りに誘導電流Ｉ２が発生する。この発生した誘導電流Ｉ２が第２コイルＣ２に流れる。
【００３２】
第３実施形態では、第２コイルＣ２に流れる誘導電流Ｉ２は、第１コイルＣ１とは同じで中心軸に対して右回りに流れる。そして、第２コイルＣ２に誘導電流Ｉ２が流れることにより、磁界検出素子１１の配置位置には、外部磁界Ｈ２とは逆向きの右から左に向かう方向の磁界Ｈ３が発生する。このため、磁界検出素子１１周辺の外部磁界Ｈ２が磁界Ｈ３により打ち消されて外部磁界Ｈ２の影響をキャンセルすることができる。
【００３３】
一方、右から左に向かう外部磁界Ｈ２が発生すると、第１コイルＣ１には、中心軸に対して左回りに誘導電流Ｉ２が発生する。この発生した誘導電流Ｉ２が第２コイルＣ２に流れる。第２コイルＣ２に流れる誘導電流Ｉ２は、第１コイルＣ１と同じで中心軸に対して左回りに流れる。そして、磁界検出素子１１の配置位置には、第２コイルＣ２に誘導電流Ｉ２が流れることにより、外部磁界Ｈ２とは逆向きの左から右に向かう方向の磁界Ｈ３が発生する。このため、外部磁界Ｈ２の向きが変動しても、磁界検出素子１１周辺の外部磁界Ｈ２が磁界Ｈ３により打ち消されて外部磁界Ｈ２の影響をキャンセルすることができる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  電流センサ
２  バスバ（測定対象）
Ｃ１  第１コイル
Ｃ２  第２コイル
１１  磁界検出素子
Ｉ２  誘導電流
Ｉ１  電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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