(57)【要約】【課題】電流の検出精度の低下が抑制された電流センサ装置を提供する。【解決手段】被測定対象を流れる交流電流が形成する磁界を検出する検出部を備える電流センサ装置であって、検出部は、コイルと、該コイルを被覆する被覆部と、を有し、コイルは、管状の第１巻回芯と、該第１巻回芯の外周に巻回され、第１巻回芯の中空を通る第１導線と、を有する第１ロゴスキーコイルと、管状の第２巻回芯と、該第２巻回芯の外周に、第１導線の巻回方向とは逆の方向に巻回され、第２巻回芯の中空を通る第２導線と、を有する第２ロゴスキーコイルと、を有し、被覆部は、第１ロゴスキーコイルと、第２ロゴスキーコイルを所定位置に保持する第１保持部を有する。【選択図】図１
2010256093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定対象を流れる交流電流が形成する磁界を検出する検出部を備える電流センサ装置であって、
前記検出部は、コイルと、該コイルを被覆する被覆部と、を有し、
前記コイルは、管状の第１巻回芯と、該第１巻回芯の外周に巻回され、前記第１巻回芯の中空を通る第１導線と、を有する第１ロゴスキーコイルと、管状の第２巻回芯と、該第２巻回芯の外周に、前記第１導線の巻回方向とは逆の方向に巻回され、前記第２巻回芯の中空を通る第２導線と、を有する第２ロゴスキーコイルと、を有し、
前記被覆部は、前記第１ロゴスキーコイルと、前記第２ロゴスキーコイルを所定位置に保持する第１保持部を有することを特徴とする電流センサ装置。
【請求項２】
前記第１導線の巻回ピッチと、前記第２導線の巻回ピッチとが等しく、前記第１導線の巻回密度と、前記第２導線の巻回密度とが等しいことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ装置。
【請求項３】
前記第１巻回芯の外周に、前記第１導線を一定のピッチと一定の密度で前記第１巻回芯の外周に巻回することをガイドする螺旋状の第１ガイド部が設けられ、
前記第２巻回芯の外周に、前記第２導線を、前記第１導線のピッチと等しいピッチであり、前記第１導線の巻回密度と等しい巻回密度で前記第２巻回芯の外周に巻回することをガイドする螺旋状の第２ガイド部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電流センサ装置。
【請求項４】
前記被覆部は、前記第１保持部内における、前記第１ロゴスキーコイルと前記第２ロゴスキーコイルとの間に配置され、前記第１ロゴスキーコイルと前記第２ロゴスキーコイルとの距離を調整するスペーサを有することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の電流センサ装置。
【請求項５】
前記検出部は、前記コイルに伝播する外部ノイズを遮蔽する遮蔽部を有し、
該遮蔽部は、前記被覆部の周辺に配置された導体片と、該導体片を前記被覆部に保持する第２保持部と、を有し、
前記導体片は、グランドと接続されていることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の電流センサ装置。
【請求項６】
前記被覆部は、前記第１保持部内における、前記第１ロゴスキーコイルと前記第２ロゴスキーコイルとの間に配置され、前記第１ロゴスキーコイルと前記第２ロゴスキーコイルとの距離を調整するスペーサを有し、
前記検出部は、前記コイルに伝播する外部ノイズを遮蔽する遮蔽部を有し、
該遮蔽部は、前記被覆部の周辺に配置された導体片と、該導体片を前記被覆部に保持する第２保持部と、を有し、
前記導体片は、グランドと接続され、
前記第１ロゴスキーコイルと、前記第２ロゴスキーコイルとは、前記スペーサを介して面対称に配置され、
前記導体片は、前記スペーサを介して面対称な構造となっていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電流センサ装置
【請求項７】
前記導体片における、該導体片の長手方向に対して垂直な方向の断面形状がＣ字状であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の電流センサ装置。
【請求項８】
前記遮蔽部は、複数の前記導体片を有することを特徴とする請求項５〜７いずれか１項に記載の電流センサ装置。
【請求項９】
前記遮蔽部は、前記導体片と、前記第２保持部とが積層されてなる構造体を複数有することを特徴とする請求項８に記載の電流センサ装置。
【請求項１０】
前記導体片には、該導体片の長手方向に対して垂直な方向に沿うスリットが形成されていることを特徴とする請求項５〜９いずれか１項に記載の電流センサ装置。
【請求項１１】
前記導体片は、導体箔、又は導体網であることを特徴とする請求項５〜１０いずれか１項に記載の電流センサ装置。
【請求項１２】
前記検出部の出力信号を処理する処理部を備え、
該処理部は、前記第１ロゴスキーコイルの出力電圧と、前記第２ロゴスキーコイルの出力電圧とを減算する減算回路と、
該減算回路の出力電圧を積分する積分回路と、を含むことを特徴とする請求項１〜１１いずれか１項に記載の電流センサ装置。
【請求項１３】
被測定対象を流れる交流電流が形成する磁界を検出する検出部を備える電流センサ装置であって、
前記検出部は、コイルを有し、
該コイルは、巻回芯と、該巻回芯の外周に巻回される被膜導線と、を有し、
前記被膜導線は、中央部から一方の端部までの第１部位と、中央部から他方の端部までの第２部位とを、前記巻回芯に撚り合わせることで、前記巻回芯の外周に巻回されており、
前記第１部位の巻回方向と、前記第２部位の巻き回方向とが逆向きであることを特徴とする電流センサ装置。
【請求項１４】
前記第１部位と前記第２部位とは、前記第１部位における単位体積当たりの外部へ露出される露出面積と、前記第２部位における単位体積当たりの外部へ露出される露出面積とが等しくなるように、交互に重なって前記巻回芯に巻回されていることを特徴とする請求項１３に記載の電流センサ装置。
【請求項１５】
被測定対象を流れる交流電流が形成する磁界を検出する検出部を備える電流センサ装置であって、
前記検出部は、コイルを有し、
該コイルは、巻回芯と、該巻回芯の外周に巻回される被膜導線と、を有し、
前記被膜導線は、前記巻回芯に撚り合わせることで、前記巻回芯の外周に巻回される、第１被膜導線と、第２被膜導線と、を有し、
前記第１被膜導線の一方の端部と、前記第２被膜導線の一方の端部とが電気的に接続されており、
前記第１被膜導線の巻き回方向と、前記第２被膜導線の巻回方向とが逆向きであることを特徴とする電流センサ装置。
【請求項１６】
前記第１被膜導線と前記第２被膜導線とは、前記第１被膜導線における単位体積当たりの外部へ露出される露出面積と、前記第２被膜導線における単位体積当たりの外部へ露出される露出面積とが等しくなるように、交互に重なって前記巻回芯に巻回されていることを特徴とする請求項１５に記載の電流センサ装置。
【請求項１７】
前記検出部は、前記コイルに伝播する外部ノイズを遮蔽する遮蔽部を有し、
該遮蔽部は、前記被膜導線の周辺に配置された導体片と、該導体片を前記被膜導線に保持する第２保持部と、を有し、
前記導体片は、グランドと接続されていることを特徴とする請求項１３〜１６いずれか１項に記載の電流センサ装置。
【請求項１８】
前記導体片は、前記巻回芯を介して面対称な構造となっていることを特徴とする請求項１７に記載の電流センサ装置。
【請求項１９】
前記導体片における、該導体片の長手方向に対して垂直な方向の断面形状がＣ字状であることを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載の電流センサ装置。
【請求項２０】
前記遮蔽部は、複数の前記導体片を有することを特徴とする請求項１７〜１９いずれか１項に記載の電流センサ装置。
【請求項２１】
前記遮蔽部は、前記導体片と、前記第２保持部とが積層されてなる構造体を複数有することを特徴とする請求項２０に記載の電流センサ装置。
【請求項２２】
前記導体片には、該導体片の長手方向に対して垂直な方向に沿うスリットが形成されていることを特徴とする請求項１７〜２１いずれか１項に記載の電流センサ装置。
【請求項２３】
前記導体片は、導体箔、又は導体網であることを特徴とする請求項１７〜２２いずれか１項に記載の電流センサ装置。
【請求項２４】
前記検出部の出力信号を処理する処理部を備え、
該処理部は、前記被膜導線の出力信号を積分する積分回路を含むことを特徴とする請求項１３〜２３いずれか１項に記載の電流センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定対象を流れる交流電流を、非接触で検出する電流センサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、コイル導体を有するコイル装置と、コイル導体に接続された回路とを含み、コイル装置がコイルシールド部に包囲された電流測定装置（電流センサ装置）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９２７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の電流センサ装置では、コイルシールド部によって遮蔽しきれなかった外部ノイズが、コイル装置に伝播する虞がある。これにより、コイル装置の出力電圧に、被測定電流の磁束によってコイル装置に誘起される誘起電圧だけでなく、外部ノイズによるノイズ電圧が含まれることとなり、電流の検出精度が低下する虞がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、電流の検出精度の低下が抑制された電流センサ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、被測定対象を流れる交流電流が形成する磁界を検出する検出部を備える電流センサ装置であって、検出部は、コイルと、該コイルを被覆する被覆部と、を有し、コイルは、管状の第１巻回芯と、該第１巻回芯の外周に巻回され、第１巻回芯の中空を通る第１導線と、を有する第１ロゴスキーコイルと、管状の第２巻回芯と、該第２巻回芯の外周に、第１導線の巻回方向とは逆の方向に巻回され、第２巻回芯の中空を通る第２導線と、を有する第２ロゴスキーコイルと、を有し、被覆部は、第１ロゴスキーコイルと、第２ロゴスキーコイルを所定位置に保持する第１保持部を有することを特徴する。
【０００７】
被測定電流の磁束によって、各ロゴスキーコイルに誘起される誘起電圧の極性は、導線の巻回方向に依存する性質を有している。被測定対象を流れる交流電流（以下、被測定電流と示す）と被測定対象との静電結合で誘導されるノイズ電圧の極性は、導線の巻回方向に依存しない性質を有している。これに対し、本発明では、第１巻回芯に巻回された第１導線を有する第１ロゴスキーコイルと、第２巻回芯に、第１導線の巻回方向とは逆の方向に巻回された第２導線を有する第２ロゴスキーコイルと、を有し、各ロゴスキーコイルが第１保持部によって所定位置に保持されている。したがって、第２ロゴスキーコイルの出力電圧には、第１ロゴスキーコイルの出力電圧に含まれる誘起電圧の極性とは反対の極性を有する誘起電圧と、第１ロゴスキーコイルの出力電圧に含まれるノイズ電圧の極性と同じ極性を有するノイズ電圧と、が含まれる。これにより、第１ロゴスキーコイルの出力電圧と、第２ロゴスキーコイルの出力電圧とを減算することで、ノイズ電圧の振幅を低減し、誘起電圧の振幅を増幅することができる。このように、ノイズ電圧を低減することができるので、本発明に係る電流センサ装置は、電流の検出精度の低下が抑制された電流センサ装置となる。
【０００８】
請求項２に記載のように、第１導線の巻回ピッチと、第２導線の巻回ピッチとが等しく、第１導線の巻回密度と、第２導線の巻回密度とが等しい構成が好ましい。これによれば、各ロゴスキーコイルに誘起される誘起電圧の振幅を等しくすることができる。したがって、２つのロゴスキーコイルの出力電圧を減算することで、誘起電圧の振幅が倍化されたロゴスキーコイルの出力電圧を得ることができる。
【０００９】
なお、請求項２に記載の発明を具現化するには、例えば請求項３に記載のように、第１巻回芯の外周に、第１導線を一定のピッチと一定の密度で第１巻回芯の外周に巻回することをガイドする螺旋状の第１ガイド部が設けられ、第２巻回芯の外周に、第２導線を、第１導線のピッチと等しいピッチであり、第１導線の巻回密度と等しい巻回密度で第２巻回芯の外周に巻回することをガイドする螺旋状の第２ガイド部が設けられた構成が良い。
【００１０】
これによれば、第１ガイド部に沿って第１導線を巻回し、第２ガイド部に沿って第２導線を巻回することで、第１導線の巻回ピッチと第２導線の巻回ピッチとを等しくし、第１導線の巻回密度と第２導線の巻回密度とを等しくすることができる。
【００１１】
また、ガイド部のピッチを調整することで、導線のピッチや、巻回密度を調整することができる。これにより、導線間の寄生容量を調整し、各ロゴスキーコイルの共振周波数を調整することができる。
【００１２】
請求項４に記載のように、被覆部は、第１保持部内における、第１ロゴスキーコイルと第２ロゴスキーコイルとの間に配置され、第１ロゴスキーコイルと第２ロゴスキーコイルとの距離を調整するスペーサを有する構成が好ましい。
【００１３】
これによれば、第１保持部内にて、第１ロゴスキーコイルと第２ロゴスキーコイルとが隣接された構成と比べて、第１ロゴスキーコイルと第２ロゴスキーコイルとをスペーサの分、離間することができる。これにより、第１ロゴスキーコイルと第２ロゴスキーコイルとによって形成される寄生容量を小さくすることができる。したがって、第１ロゴスキーコイルを流れる電流が第２ロゴスキーコイルに伝播する、若しくは、第２ロゴスキーコイルを流れる電流が第１ロゴスキーコイルに伝播する、という不具合が生じることを抑制することができる。
【００１４】
請求項５に記載のように、検出部は、コイルに伝播する外部ノイズを遮蔽する遮蔽部を有し、該遮蔽部は、被覆部の周辺に配置された導体片と、該導体片を被覆部に保持する第２保持部と、を有し、導体片は、グランドと接続された構成が好ましい。
【００１５】
これによれば、外部ノイズを、導体片に接続されたグランドに逃がすことができる。これにより、外部ノイズによる電流の検出精度の低下を抑制することができる。
【００１６】
請求項６に記載のように、被覆部は、該第１保持部内における、第１ロゴスキーコイルと第２ロゴスキーコイルとの間に配置され、第１ロゴスキーコイルと第２ロゴスキーコイルとの距離を調整するスペーサを有し、検出部は、コイルに伝播する外部ノイズを遮蔽する遮蔽部を有し、該遮蔽部は、被覆部の周辺に配置された導体片と、該導体片を被覆部に保持する第２保持部と、を有し、導体片は、グランドと接続され、第１ロゴスキーコイルと、第２ロゴスキーコイルとは、スペーサを介して面対称に配置され、導体片は、スペーサを介して面対称な構造となっている構成が好ましい。
【００１７】
これによれば、第１ロゴスキーコイルと導体片との間に形成される第１寄生容量の大きさと、第２ロゴスキーコイルと導体片との間に形成される第２寄生容量の大きさとを等しくすることができる。これにより、第１寄生容量を介して第１ロゴスキーコイルに伝播するノイズ電圧の大きさと、第２寄生容量を介して第２ロゴスキーコイルに伝播するノイズ電圧の大きさとが等しくなる。したがって、第１ロゴスキーコイルの出力電圧と第２ロゴスキーコイルの出力電圧との差を取ることで、ノイズ電圧を除去することができる。
【００１８】
請求項７に記載のように、導体片における、該導体片の長手方向に対して垂直な方向の断面形状は、Ｃ字状が好ましい。例えば、導体片における、該導体片の長手方向に対して垂直な方向の断面形状がＯ字状、すなわち、導体片が円筒形状である場合、導体片によって短絡したコイルが形成される。このような短絡したコイルがロゴスキーコイルの隣に形成されると、被測定電流の磁界が、短絡したコイルに流入することとなり、ロゴスキーコイルによって被測定電流を測定することができなくなる虞がある。これに対して、請求項７に記載の発明は、導体片における、該導体片の長手方向に対して垂直な方向の断面形状が、Ｃ字状なっている。これにより、導体片によって短絡したコイルが形成されることが抑制された構成となる。
【００１９】
請求項８に記載のように、遮蔽部は、複数の前記導体片を有する構成が良い。これによれば、保持部と比べて曲がりにくい導体片が分割されているので、遮蔽部の可撓性が向上される。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明と同様の作用効果を得ることができるので、その記載を省略する。
【００２１】
請求項１０に記載のように、導体片に、該導体片の長手方向に対して垂直な方向に沿うスリットが形成された構成が好ましい。これにより、スリットが形成されていない導体片と比べて、導体片の可撓性を向上することができる。
【００２２】
なお、導体片としては、請求項１１に記載のように、導体箔、若しくは導体網を採用することができる。
【００２３】
請求項１２に記載のように、検出部の出力信号を処理する処理部を備え、該処理部が、第１ロゴスキーコイルの出力電圧と、第２ロゴスキーコイルの出力電圧とを減算する減算回路と、該減算回路の出力電圧を積分する積分回路と、を含む構成を採用することができる。
【００２４】
各ロゴスキーコイルに誘起される誘起電圧の極性は導線の巻回方向に依存し、ノイズ電圧の極性は導線の巻回方向に依存しない性質を有している。したがって、第１ロゴスキーコイルの出力電圧と第２ロゴスキーコイルの出力電圧とを減算回路で減算することで、ノイズ電圧が低減され、誘起電圧の振幅が増大された信号を得ることができる。
【００２５】
各ロゴスキーコイルに誘起される誘起電圧は、各ロゴスキーコイルを貫く電流の時間微分、すなわち、被測定電流の時間微分に比例する性質を有している。したがって、減算回路の出力信号を積分回路で積分することで、被測定電流を求めることができる。
【００２６】
請求項１３に記載の発明は、被測定対象を流れる交流電流が形成する磁界を検出する検出部を備える電流センサ装置であって、検出部は、コイルを有し、該コイルは、巻回芯と、該巻回芯の外周に巻回される被膜導線と、を有し、被膜導線は、中央部から一方の端部までの第１部位と、中央部から他方の端部までの第２部位とが、巻回芯に撚り合わされており、第１部位の巻回方向と、第２部位の巻き回方向とが逆向きであることを特徴とする。
【００２７】
本発明では、１本の被膜導線における、中央部から一方の端部までの第１部位と、中央部から他方の端部までの第２部位とを巻回芯に撚り合わせており、第１部位の巻回方向と、第２部位の巻き回方向とが逆向きとなっている。したがって、被膜導線では、第１部位によって形成された第１コイルと、第２部位によって形成された、第１コイルとは巻回方向が逆向きの第２コイルとが、中央部を介して直列に接続されている、とみなすことができる。誘起電圧は巻回方向に依存する性質を有しているので、第１コイルに誘起された誘起電圧の極性と、第２コイルに誘起された誘起電圧の極性とは、中央部を介して逆向きとなる。ノイズ電圧は巻回方向に依存しない性質を有しているので、第１コイルに伝播したノイズ電圧の極性と、第２コイルに伝播したノイズ電圧の極性とは、中央部を介して同相となる。したがって、第１コイルの誘起電圧と第２コイルの誘起電圧とが被膜導線内で強めあい、第１コイルのノイズ電圧と第２コイルのノイズ電圧とが被膜導線内で打ち消しあうこととなる。これにより、被膜導線の端部から出力される信号（コイルの出力信号）は、外部ノイズの振幅が低減され、誘起電圧の振幅が増幅された信号となる。このように、ノイズ電圧を低減することができるので、本発明に係る電流センサ装置は、電流の検出精度の低下が抑制された電流センサ装置となる。
【００２８】
請求項１４に記載のように、第１部位と第２部位とは、第１部位における単位体積当たりの外部へ露出される露出面積と、第２部位における単位体積当たりの外部へ露出される露出面積とが等しくなるように、交互に重なって巻回芯に巻回された構成が好ましい。これによれば、第１部位と被測定対象との間に形成される寄生容量の大きさと、第２部位と被測定対象との間に形成される寄生容量の大きさとを等しくすることができる。これにより、第１部位に伝播するノイズ電圧の大きさと、第２部位に伝播するノイズ電圧の大きさとが等しくなる。したがって、被膜導線内にて、ノイズ電圧を除去することができる。
【００２９】
なお、請求項１５に記載の発明は、請求項１３に記載の発明と同様の作用効果を得ることができるので、その記載を省略する。
【００３０】
また、請求項１６に記載の発明は、請求項１４に記載の発明と同様の作用効果を得ることができるので、その記載を省略する。
【００３１】
また、請求項１７〜２４に記載の発明は、請求項５〜１２いずれかに記載の発明と同様の作用効果を得ることができるので、その記載を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態に係る電流センサ装置の概略構成を示す概略図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】ロゴスキーコイルを説明するための平面図である。
【図４】導体片の概略構成を示す平面図である。
【図５】電圧波形を示す波形図である。
【図６】第２実施形態に係る電流センサ装置の検出部の長手方向に対して垂直な方向に沿う断面図である。
【図７】第３実施形態に係る電流センサ装置の検出部の長手方向に対して垂直な方向に沿う断面図である。
【図８】被膜導線の撚り合わせを説明するための平面図である。
【図９】第３実施形態に係る電流センサ装置を説明するための回路図である。
【図１０】検出部の変形例を説明するための断面図である。
【図１１】電流センサ装置の変形例を説明するための回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る電流センサ装置の概略構成を示す概略図である。図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図３は、ロゴスキーコイルを説明するための平面図である。図４は、導体片の概略構成を示す平面図である。図５は、電圧波形を示す波形図である。なお、図３においては、便宜上、導線２４，２６にハッチを施し、第１保持部３１と遮蔽部４０とを省略している。
【００３４】
電流センサ装置１００は、図１に示すように、要部として、ギャップを有する円形状をなし、被測定対象Ｘを流れる交流電流（以下、被測定電流Ｉと示す）が形成する磁界を検出する検出部１０と、該検出部１０の出力信号を処理する処理部５０と、を有する。
【００３５】
検出部１０は、図２に示すように、コイル２０と、該コイル２０を被覆する被覆部３０と、コイル２０に、外部ノイズが伝播することを抑制する遮蔽部４０と、を有する。コイル２０は、第１ロゴスキーコイル２１と、第２ロゴスキーコイル２２と、を有する。第１ロゴスキーコイル２１は、管状の第１巻回芯２３と、該第１巻回芯２３の外周２３ａに巻回され、第１巻回芯２３の中空２３ｂを通る第１導線２４と、を有する。第２ロゴスキーコイル２２は、管状の第２巻回芯２５と、該第２巻回芯２５の外周２５ａに巻回され、第２巻回芯２５の中空２５ｂを通る第２導線２６と、を有する。導線２４，２６は銅からなり、巻回芯２３，２５はテフロン（登録商標）製の樹脂からなる。
【００３６】
図３に示すように、第１導線２４における、所定部位から一方の端部までの部位（以下、第１巻回部位２４ａと示す）は、第１巻回芯２３の外周２３ａに巻回され、所定部位から他方の端部までの部位（以下、第１挿入部位２４ｂと示す）は、第１巻回芯２３の中空２３ｂに通されている。同じく、第２導線２６における、所定部位から一方の端部までの部位（以下、第２巻回部位２６ａと示す）は、第２巻回芯２５の外周２５ａに巻回され、所定部位から他方の端部までの部位（以下、第２挿入部位２６ｂと示す）は、第２巻回芯２５の中空２５ｂに通されている。巻回部位２４ａ，２６ａそれぞれの端部は処理部５０に接続され、挿入部位２４ｂ，２６ｂそれぞれの端部はグランドに接続されている。
【００３７】
ところで、巻回された導線の全体形状を、図１に示すような、ギャップを有する円形状に形成すると、導線における巻回された部位によって形成されるコイル群とは別に、円形状をなす導線自体によって、新たなコイル（以下、第１自己コイルと示す）が形成される。この第１自己コイルによって誘起される誘起電圧は、ノイズの原因となるので除去する必要がある。本実施形態の場合、巻回部位２４ａ，２６ａ自体によって形成されるコイルが、上記した第１自己コイルに相当する。
【００３８】
これに対して、本実施形態に係るロゴスキーコイル２１，２２は、挿入部位２４ｂ，２６ｂそれぞれを、巻回芯２３，２５の中空それぞれに通すことで、第１自己コイルとは巻回方向が逆向きのコイル（以下、第２自己コイルと示す）を形成している。この第２自己コイルと第１自己コイルとに誘起される誘起電圧は逆向きとなる。したがって、第１巻回部位２４ａによって形成される第１自己コイルの誘起電圧と、第１挿入部位２４ｂによって形成される第２自己コイルの誘起電圧とが、第１導線２４内にて相殺され、第２巻回部位２６ａによって形成される第１自己コイルの誘起電圧と、第２挿入部位２６ｂによって形成される第２自己コイルの誘起電圧とが、第２導線２６内にて相殺される。このように、各ロゴスキーコイル２１，２２は、第１自己コイルの誘起電圧が、第２自己コイルの誘起電圧によって相殺される構成となっている。
【００３９】
なお、本実施形態では、図３に示すように、第１巻回芯２３の外周２３ａに、第１導線２４を一定のピッチと一定の密度で巻回することをガイドする螺旋状の第１ガイド部２７が設けられ、第２巻回芯２５の外周２５ａに、第２導線２６を、第１導線２４のピッチと等しいピッチであり、第１導線２４の巻回密度と等しい巻回密度で巻回することをガイドする螺旋状の第２ガイド部２８が設けられている。そして、第１導線２４の第１巻回部位２４ａは第１ガイド部２７に沿って外周２３ａに巻回され、第２導線２６の第２巻回部位２６ａは第２ガイド部２８に沿って外周２５ａに巻回されている。これにより、第１導線２４の巻回ピッチと、第２導線２６の巻回ピッチとが等しく、第１導線２４の巻回密度と、第２導線２６の巻回密度とが等しくなっている。ガイド部２７，２８は、例えばナイロンなどの絶縁材料からなり、可撓性を有する接着剤（図示略）によって、第１ガイド部２７は第１導線２４とともに第１巻回芯２３に固定され、第２ガイド部２８は第２導線２６とともに第２巻回芯２５に固定されている。なお、図３に示すように、第１導線２４は、隣接する第１ガイド部２７の間に隙間なく設けられ、隣接する第１導線２４間の距離が第１ガイド部２７の幅Ｌ１に依存する構成となっている。同じく、第２導線２６は、隣接する第２ガイド部２８の間に隙間なく設けられ、隣接する第２導線２６間の距離が第２ガイド部２８の幅Ｌ２に依存する構成となっている。本実施形態では、幅Ｌ１と幅Ｌ２とが等しく、導線２４，２６の幅も、幅Ｌ１，Ｌ２と等しくなっている。
【００４０】
上記したように、本実施形態では、第１導線２４の巻回ピッチと、第２導線２６の巻回ピッチとが等しく、第１導線２４の巻回密度と、第２導線２６の巻回密度とが等しくなっている。上記構成と、アンペアの周回積分の法則とを考慮すると、被測定対象Ｘと各ロゴスキーコイル２１，２２との間の相互インダクタンスが等しくなっていることがわかる。これにより、被測定対象Ｘを流れる被測定電流Ｉの磁束によって、第１ロゴスキーコイル２１に誘起される誘起電圧の振幅と、第２ロゴスキーコイル２２に誘起される誘起電圧の振幅とが等しくなる。また、図２の矢印で示すように、第１導線２４における第１巻回部位２４ａが、第１巻回芯２３の外周２３ａに時計回りに巻回され、第２導線２６における第２巻回部位２６ａが、第２巻回芯２５の外周２５ａに反時計回りに巻回されている。後で説明するように、被測定電流Ｉの磁束によって、各ロゴスキーコイル２１，２２に誘起される誘起電圧の極性は、導線２４，２６の巻回方向に依存する性質を有しているので、第１ロゴスキーコイル２１に誘起される誘起電圧の極性と、第２ロゴスキーコイル２２に誘起される誘起電圧の極性とは反対になる。
【００４１】
被覆部３０は、コイル２０を被覆し、第１ロゴスキーコイル２１と、第２ロゴスキーコイル２２とを所定位置に保持する第１保持部３１と、第１ロゴスキーコイル２１と、第２ロゴスキーコイル２２との距離を調整するスペーサ３２と、を有する。第１保持部３１は、いわゆる熱収縮チューブであり、一定の厚さを有し、テフロン（登録商標）製の樹脂によって形成されている。第１保持部３１に熱を印加することで、第１保持部３１を熱収縮し、各ロゴスキーコイル２１，２２と、スペーサ３２とを、第１保持部３１の内部に保持している。スペーサ３２は、一定の厚さを有し、テフロン（登録商標）製の樹脂からなる。図２に示すように、スペーサ３２は、第１ロゴスキーコイル２１と第２ロゴスキーコイル２２との間に配置され、第１ロゴスキーコイル２１と第２ロゴスキーコイル２２とは、スペーサ３２を介して面対称に配置されている。これにより、第１ロゴスキーコイル２１と第２ロゴスキーコイル２２とがスペーサ３２の厚さ分離間され、第１ロゴスキーコイル２１と第２ロゴスキーコイル２２との間に形成される寄生容量が、スペーサ３２の厚さに依存する構成となっている。
【００４２】
遮蔽部４０は、被覆部３０の外周、すなわち、第１保持部３１の外周３１ａに配置された１つの導体片４１と、該導体片４１を第１保持部３１の外周３１ａに保持する１つの第２保持部４２と、を有する。図４に示すように、導体片４１はグランドと接続されており、これによって、被測定対象Ｘと導体片４１とによって形成される寄生容量Ｃ０を介して導体片４１に伝播する外部ノイズを、グランドへ逃がしている。本実施形態に係る導体片４１は、平面矩形状をなす、厚さが１μｍ程度の導体箔からなる。そして、導体片４１は、自身の長手方向に対して垂直な方向（短手方向）に沿う複数のスリット４１ａを有し、該スリット４１ａによって、導体片４１の可撓性が向上されている。また、図２に示すように、導体片４１における自身の長手方向に対して垂直な方向の断面形状がＣ字状に形成され、第１保持部３１（コイル２０）が、導体片４１によって部分的に囲まれた構成となっている。そして、導体片４１は、スペーサ３２を介して面対称な構造となっており、銅からなる。第２保持部４２は、いわゆる熱収縮チューブであり、一定の厚さを有し、テフロン（登録商標）製の樹脂からなる。第２保持部４２に熱を印加することで、第２保持部４２を熱収縮し、導体片４１を第１保持部３１の外周３１ａに保持している。
【００４３】
次に、第１ロゴスキーコイル２１と遮蔽部４０との間に形成される寄生容量Ｃ１と、第２ロゴスキーコイル２２と遮蔽部４０との間に形成される寄生容量Ｃ２と、を説明する。上記したように、第１導線２４の巻回ピッチと、第２導線２６の巻回ピッチとが等しく、第１導線２４の巻回密度と、第２導線２６の巻回密度とが等しくなっている。また、第１ロゴスキーコイル２１と、第２ロゴスキーコイル２２とが、スペーサ３２を介して面対称に配置され、導体片４１が、スペーサ３２を介して面対称な構造となっている。そして、図２に示すように、各ロゴスキーコイル２１，２２と、導体片４１とが、一定の厚さを有する被覆部３０を介して対向している。これらより、各ロゴスキーコイル２１，２２と導体片４１との対向面積が等しく、対向間隔が等しくなっているので、寄生容量Ｃ１と寄生容量Ｃ２とが等しくなっている。
【００４４】
次に、寄生容量Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２を介して、各ロゴスキーコイル２１，２２に伝播される、被測定対象Ｘの電圧に比例するノイズ電圧の振幅について説明する。上記したように、遮蔽部４０はグランドに接続されているので、外部ノイズの大半は、遮蔽部４０によって除去される。しかしながら、導体片４１自体のインピーダンスのため、導体片４１全体は同じ電位となれないので、遮蔽部４０によって除去しきれなかった外部ノイズが、寄生容量Ｃ１、Ｃ２を介して、遮蔽部４０から各ロゴスキーコイル２１，２２に伝播される。寄生容量Ｃ０を介して、被測定対象Ｘから導体片４１に外部ノイズの一部が伝播すると、伝播した外部ノイズの一部によって導体片４１に電圧が誘導され、各寄生容量Ｃ１，Ｃ２に同等の電圧が印加される。上記したように、寄生容量Ｃ１，Ｃ２は等しいので、寄生容量Ｃ０，Ｃ１を介して、第１ロゴスキーコイル２１に伝播するノイズ電圧の振幅と、寄生容量Ｃ０，Ｃ２を介して、第２ロゴスキーコイル２２に伝播するノイズ電圧の振幅とが等しくなる。
【００４５】
次に、図５に基づいて、各ロゴスキーコイル２１，２２に誘起される誘起電圧の極性と、ノイズ電圧の極性とを説明する。図５は、本発明者が行った実験結果であり、横軸が時間（ｎｓ）、縦軸が電圧（Ｖ）を示している。図５において実線で示す電圧波形Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２それぞれは、ノイズ電圧波形と、被測定電流Ｉによって第１ロゴスキーコイル２１に誘起される電圧波形と、被測定電流Ｉによって第２ロゴスキーコイル２２に誘起される電圧波形と、を示している。また、図５において破線で示す電圧波形Ｓ３，Ｓ４それぞれは、第１ロゴスキーコイル２１の出力電圧と、第２ロゴスキーコイル２２の出力電圧と、を示している。各ロゴスキーコイル２１，２２の出力電圧には、ノイズ電圧と、誘起電圧とが含まれるので、電圧波形Ｓ３は、電圧波形Ｓ０と電圧波形Ｓ１とが重ね合わされた電圧波形を示し、電圧波形Ｓ４は、電圧波形Ｓ０と電圧波形Ｓ２とが重ね合わされた電圧波形を示している。
【００４６】
図５に一点鎖線で示すタイミングｔ１，ｔ２において、電圧波形Ｓ１の極値と、電圧波形Ｓ２の極値とが反転しているのが確認できる。これは、各ロゴスキーコイル２１，２２に誘起される誘起電圧の極性が、導線２４，２６の巻回方向に依存することを示唆している。また、電圧波形Ｓ１，Ｓ２がゼロとなる、図５に二点鎖線で示すタイミングｔ３において、電圧波形Ｓ３の値と、電圧波形Ｓ４の値とが、電圧波形Ｓ０の値と一致しているのが確認できる。これは、各ロゴスキーコイル２１，２２に伝播するノイズ電圧の極性が、導線２４，２６の巻回方向に依存しないことを示唆している。以上から、各ロゴスキーコイル２１，２２に誘起される誘起電圧の極性は、導線２４，２６の巻回方向に依存し、ノイズ電圧の極性は、導線２４，２６の巻回方向に依存しない性質を有していることが分かる。
【００４７】
次に、処理部５０について説明する。図１に示すように、処理部５０は、第１ロゴスキーコイル２１の出力電圧と、第２ロゴスキーコイル２２の出力電圧とを減算する減算回路５１と、該減算回路５１の出力電圧を積分する積分回路５２（図１において破線で囲まれた部位）と、を有する。
【００４８】
減算回路５１は、差動増幅回路であり、逆相入力端子に第１ロゴスキーコイル２１の出力端子が接続され、正相入力端子に第２ロゴスキーコイル２２の出力端子が接続され、減算回路５１の出力端子に積分回路５２の入力端子が接続されている。なお、図１においては、差動増幅回路を主として構成するオペアンプのみを記している。上記したように、各ロゴスキーコイル２１，２２に誘起される誘起電圧の極性は、導線２４，２６の巻回方向に依存し、ノイズ電圧の極性は、導線２４，２６の巻回方向に依存しない性質を有している。したがって、第１ロゴスキーコイル２１の出力電圧と第２ロゴスキーコイル２２の出力電圧とを減算回路５１で減算することで、ノイズ電圧が低減され、誘起電圧の振幅が増大された信号を得ることができる。本実施形態では、各ロゴスキーコイル２１，２２の出力電圧に含まれるノイズ電圧、及び誘起電圧の振幅がそれぞれ等しいので、減算回路５１によって、ノイズ電圧が除去され、誘起電圧が倍加された信号を得ることができる。なお、ここでは、減算回路５１の差動電圧利得を１として説明している。
【００４９】
積分回路５２は、周知のミラー積分回路であり、入力抵抗５３と、オペアンプ５４と、帰還コンデンサ５５と、を有する。入力抵抗５３を介して、減算回路５１の出力端子と、オペアンプ５４の逆相入力端子とが接続され、オペアンプ５４の正相入力端子が、グランドと接続されている。そして、帰還コンデンサ５５の一端が、オペアンプ５４の出力端子（処理部５０の出力端子）と接続され、帰還コンデンサ５５の他端が、逆相入力端子と接続されている。このように、オペアンプ５４の逆相入力端子と出力端子とが帰還コンデンサ５５を介して接続されているので、帰還コンデンサ５５に、減算回路５１の出力電圧を入力抵抗で割った電流が逐次蓄積される。すなわち、帰還コンデンサ５５に、減算回路５１の出力電圧を入力抵抗で割った電流を時間積分した電荷が蓄積される。これにより、帰還コンデンサ５５の電圧が、帰還コンデンサ５５に蓄積された電荷に比例する電圧となり、この電圧が、積分回路５２から出力される。
【００５０】
各ロゴスキーコイル２１，２２に誘起される誘起電圧は、各ロゴスキーコイル２１，２２を貫く電流の時間微分、すなわち、被測定電流Ｉの時間微分に比例する性質を有している。したがって、上記したように、減算回路５１の出力信号を積分回路５２で時間積分することで、被測定電流Ｉを含む信号を得ることができる。なお、積分回路５２の出力信号を、ロゴスキーコイル２１，２２と被測定対象Ｘとの相互インダクタンスと、入力抵抗５３の抵抗値と、帰還コンデンサ５５の静電容量とで割ることで、被測定電流Ｉが求まる。
【００５１】
次に、本実施形態に係る電流センサ装置１００の作用効果を説明する。上記したように、電流センサ装置１００は、第１巻回芯２３に第１導線２４が巻回された第１ロゴスキーコイル２１と、第２巻回芯２５に、第１導線２４の巻回方向とは逆の方向に第２導線２６が巻回された第２ロゴスキーコイル２２と、を有し、各ロゴスキーコイル２１，２２が第１保持部３１によって所定位置に保持されている。そして、各ロゴスキーコイル２１，２２に誘起される誘起電圧の極性は、導線２４，２６の巻回方向に依存し、ノイズ電圧の極性は、導線２４，２６の巻回方向に依存しない性質を有している。したがって、第１ロゴスキーコイル２１の出力電圧と、第２ロゴスキーコイル２２の出力電圧とを減算することで、ノイズ電圧の振幅が低減され、誘起電圧の振幅が増幅された信号を得ることができる。このように、ノイズ電圧が低減された信号を得ることができるので、本実施形態に係る電流センサ装置１００は、電流の検出精度の低下が抑制された電流センサ装置となる。
【００５２】
第１導線２４の巻回ピッチと、第２導線２６の巻回ピッチとが等しく、第１導線２４の巻回密度と、第２導線２６の巻回密度とが等しくなっている。すなわち、各ロゴスキーコイル２１，２２と被測定対象Ｘとの相互インダクタンスが等しくなっている。これにより、第１ロゴスキーコイル２１に誘起される誘起電圧の振幅と、第２ロゴスキーコイル２２に誘起される誘起電圧の振幅とが等しくなる。したがって、各ロゴスキーコイル２１，２２の出力電圧を減算することで、誘起電圧の振幅を倍加することができる。
【００５３】
隣接する第１導線２４との間に第１ガイド部２７が設けられ、隣接する第２導線２６との間に第２ガイド部２８が設けられている。そして、隣接する第１導線２４間の距離が第１ガイド部２７の幅Ｌ１に依存し、隣接する第２導線２６間の距離が第２ガイド部２８の幅Ｌ２に依存する構成となっている。この構成の場合、ガイド部２７，２８の幅Ｌ１，Ｌ２を変更することで、導線２４，２６の巻回ピッチと、巻回密度とを自由に設定することができる。これにより、第１導線２４間の寄生容量、及び第２導線２６間の寄生容量を調整し、各ロゴスキーコイル２１，２２の共振周波数を調整することができる。
【００５４】
スペーサ３２が、第１ロゴスキーコイル２１と第２ロゴスキーコイル２２との間に配置され、第１ロゴスキーコイル２１と第２ロゴスキーコイル２２とがスペーサ３２の厚さ分、離間されている。これにより、第１ロゴスキーコイル２１と第２ロゴスキーコイル２２との間に形成される寄生容量が、スペーサ３２の厚さに依存する構成となっている。これによれば、第１ロゴスキーコイル２１と第２ロゴスキーコイル２２とが隣接している構成と比べて、第１ロゴスキーコイル２１と第２ロゴスキーコイル２２との距離が、スペーサ３２の厚さ分長くなるので、第１ロゴスキーコイル２１と第２ロゴスキーコイル２２とによって形成される寄生容量を小さくすることができる。これにより、第１ロゴスキーコイル２１を流れる電流が第２ロゴスキーコイル２２に伝播する、若しくは、第２ロゴスキーコイル２２を流れる電流が第１ロゴスキーコイル２１に伝播する、という不具合が生じることを抑制することができる。
【００５５】
検出部１０は遮蔽部４０を有し、該遮蔽部４０は、第１保持部３１の外周３１ａに配置され、グランドと接続された導体片４１と、該導体片４１を外周３１ａに保持する第２保持部４２と、を有する。これによれば、寄生容量Ｃ０を介して被測定対象Ｘから導体片４１に伝播する外部ノイズを、グランドへ逃がすことができる。これにより、外部ノイズが各ロゴスキーコイル２１，２２に伝播することが抑制される。
【００５６】
また、寄生容量Ｃ０を介して、被測定対象Ｘから導体片４１に外部ノイズの一部が伝播すると、各寄生容量Ｃ１，Ｃ２に同等の電圧が印加される。寄生容量Ｃ１と寄生容量Ｃ２とは等しいので、２つのロゴスキーコイル２１，２２に、等しいノイズ電圧を誘導することができる。
【００５７】
導体片４１における、該導体片４１の長手方向に対して垂直な方向の断面形状が、Ｃ字状となっている。例えば、導体片４１における、該導体片４１の長手方向に対して垂直な方向の断面形状がＯ字状、すなわち、導体片４１が円筒形状である場合、導体片４１によって短絡したコイルが形成される。このような短絡したコイルがロゴスキーコイル２１，２２の隣に形成されると、被測定電流の磁界が、短絡したコイルに流入され、ロゴスキーコイル２１，２２によって、被測定電流を測定することができなくなる虞がある。これに対して、本実施形態では、導体片４１における、該導体片４１の長手方向に対して垂直な方向の断面形状が、Ｃ字状なっている。これにより、導体片４１によって短絡したコイルが形成されることが抑制された構成となる。
【００５８】
導体片４１には、自身の短手方向に沿うスリット４１ａが複数形成されている。これにより、スリット４１ａが形成されていない導体片４１と比べて、導体片４１の可撓性が向上され、導体片４１全体を円形状に形成することが容易となっている。
【００５９】
なお、本実施形態では、第１巻回芯２３に第１ガイド部２７が設けられ、第２巻回芯２５に第２ガイド部２８が設けられた例を示した。しかしながら、例えば、導線２４，２６それぞれが、銅線と、該銅線を被膜する絶縁性の被膜部と、を有する被膜導線であり、導線２４，２６それぞれの幅が同じ場合、ガイド部２７，２８はなくとも良い。この場合、第１導線２４を第１巻回芯２３に隙間なく緊密に巻回し、第２導線２６を第２巻回芯２５に隙間なく緊密に巻回することで、第１導線２４の巻回ピッチと、第２導線２６の巻回ピッチとを等しくし、第１導線２４の巻回密度と、第２導線２６の巻回密度とを等しくすることができる。これにより、ガイド部２７，２８はなくとも良い。
【００６０】
本実施形態では、被覆部３０が、スペーサ３２を有する例を示した。しかしながら、導線２４，２６それぞれが被膜導線の場合、第１導線２４と第２導線２６とが直接接触しても、電気的に接続されないので、スペーサ３２はなくとも良い。しかしながら、この場合、第１ロゴスキーコイル２１と第２ロゴスキーコイル２２との距離が近くなるので、第１ロゴスキーコイル２１と第２ロゴスキーコイル２２とによって形成される寄生容量が大きくなる。したがって、被覆部３０が、スペーサ３２を有するのが好ましい。
【００６１】
本実施形態では、導体片４１が、導体箔からなる例を示した。しかしながら、導体片４１としては、金属線が編み合わされてなる導体網を採用することもできる。
【００６２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図６に基づいて説明する。図６は、第２実施形態に係る電流センサ装置の検出部の長手方向に対して垂直な方向に沿う断面図であり、第１実施形態に示した図２に対応している。
【００６３】
第２実施形態に係る電流センサ装置１００は、第１実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第１実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。
【００６４】
第１実施形態では、遮蔽部４０が、１つの導体片４１と、１つの第２保持部４２とを有する例を示した。これに対し、本実施形態においては、遮蔽部４０は、導体片４１と、第２保持部４２とが積層されてなる、構造体４３を複数有する点を特徴とする。
【００６５】
遮蔽部４０は、図６に示すように、２つの構造体４３を有している。これら構造体４３は、一方の構造体４３に設けられた導体片４１と、他方の構造体４３に設けられた第２保持部４２とが対向するように積層されている。そして、導体片４１における、該導体片４１の長手方向に対して垂直な方向の断面形状は、Ｃ字状となっている。
【００６６】
このように、本実施形態に係る電流センサ装置１００では、第２保持部４２と比べて曲がりにくい導体片４１を複数に分割しているので、遮蔽部４０の可撓性が向上され、導体片４１全体を円形状に形成することが容易となっている。また、導体片４１における、該導体片４１の長手方向に対して垂直な方向の断面形状は、Ｃ字状となっているので、導体片４１によって短絡したコイルが形成されることが抑制された構成となっている。
【００６７】
なお、本実施形態では、遮蔽部４０が、導体片４１と、第２保持部４２とが積層されてなる構造体４３を複数有する例を示した。しかしながら、遮蔽部４０が、複数の導体片４１と、１つの第２保持部４２とを有する構成でも良い。これによっても、導体片４１が複数に分割されるので、遮蔽部４０の可撓性が向上される。なお、この場合、導体片４１における、該導体片４１の長手方向に対して垂直な方向の断面形状は、Ｃ字状が望ましい。また、本実施形態では、遮蔽部４０が２つの構造体４３を有する例を示した。しかしながら、構造体４３の数は上記例に限定されない。
【００６８】
また、第１、第２実施形態では、検出部１０が遮蔽部４０を有する例を示した。しかしながら、第１ロゴスキーコイル２１と被測定対象Ｘとの静電容量と、第２ロゴスキーコイル２２と被測定対象Ｘとの静電容量が等しくなるように、被測定対象に対して検出部１０が配置される場合、遮蔽部４０はなくとも良い。この場合、第１ロゴスキーコイル２１と被測定対象Ｘとによって形成される寄生容量Ｃ０１と、第２ロゴスキーコイル２２と被測定対象Ｘとによって形成される寄生容量Ｃ０２とに伝播されるノイズ電圧が等しくなる。したがって、各寄生容量Ｃ１，Ｃ２に同等の電圧を印加する機能を果たす遮蔽部４０はなくとも良い。
【００６９】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を、図７〜図９に基づいて説明する。図７は、第３実施形態に係る電流センサ装置の検出部の長手方向に対して垂直な方向に沿う断面図である。図８は、被膜導線の撚り合わせを説明するための平面図である。図９は、第３実施形態に係る電流センサ装置を説明するための回路図である。
【００７０】
第３実施形態に係る電流センサ装置は、上記した各実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、上記した各実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。
【００７１】
例えば第１実施形態では、２つのロゴスキーコイル２１，２２の出力電圧を減算回路５１で減算することで、ノイズ電圧を除去する例を示した。これに対し、本実施形態では、１本の被膜導線における、中央部から一方の端部までの第１部位と、中央部から他方の端部までの第２部位とを巻回芯に撚り合わせ、各部位に伝播されるノイズ電圧を、被膜導線内で除去する点を特徴とする。
【００７２】
図７及び図８に示すように、検出部１０は、コイル６０を有し、該コイル６０は、巻回芯６１と、該巻回芯６１の外周６１ａに巻回される１本の被膜導線６２と、を有する。被膜導線６２は、中央部６２ａ（図８に破線で示す部位）から一方の端部６２ｂまでの第１部位６３と、中央部６２ａから他方の端部６２ｃまでの第２部位６４と、を有する。被膜導線６２は、第１部位６３と第２部位６４とが、互いに逆向きに巻回芯６１に撚り合わされることで、巻回芯６１の外周６１ａに巻回されている。これにより、第１部位６３によって、巻回方向が時計周りの第１コイル６３ａが構成され、第２部位６４によって巻回方向が反時計周りの第２コイル６４ａが構成される。図９に示すように、被膜導線６２（一点鎖線で囲まれた部位）は、回路記号で示すと、第１コイル６３ａと、第２コイル６４ａとが、中央部６２ａを介して直列に接続された構成となる。本実施形態では、被膜導線６２の端部６２ｂが処理部５０の入力端子に接続され、端部６２ｃがグランドと接続される。これにより、各コイル６３ａ，６４ａにて誘起される誘起電圧と、各コイル６３ａ，６４ａに伝播される外部ノイズとが、被膜導線６２内にて重ね合わさり、この重ね合わさった信号が、処理部５０に入力される。なお、図８に示すように、第１部位６３と第２部位６４とが交互に重なることで、第１部位６３（第１コイル６３ａ）における単位体積当たりの外部へ露出される露出面積と、第２部位６４（第２コイル６４ａ）における単位体積当たりの外部へ露出される露出面積とが等しくなっている。
【００７３】
次に、コイル６０の出力信号を説明する。各コイル６３ａ，６４ａの巻回方向は中央部６２ａを介して逆向きとなっているので、被測定電流Ｉによって、各コイル６３ａ，６４ａに誘起される誘起電圧の極性は、中央部６２ａを介して逆向きとなる。これに対して、各コイル６３ａ，６４ａに伝播したノイズ電圧は巻回方向に依存しない性質を有しているので、各コイル６３ａ，６４ａに伝播したノイズ電圧の極性は、中央部６２ａを介して同相となる。したがって、第１コイル６３ａの誘起電圧と第２コイル６４ａの誘起電圧とが被膜導線６２内で強めあい、第１コイル６３ａのノイズ電圧と第２コイル６４ａのノイズ電圧とが被膜導線６２内で打ち消しあうこととなる。これにより、被膜導線６２の端部６２ｂから出力される信号（コイル６０の出力信号）は、外部ノイズの振幅が低減され、誘起電圧の振幅が増幅された信号となる。このように、互いに巻回方向が逆向きの２つのコイル６３ａ，６４ａを直列に接続することで、各コイル６３ａ，６４ａに生じる電圧が減算された信号を得る。
【００７４】
処理部５０は、第１実施形態とは異なり、積分回路５２のみを有している。第１実施形態で示したように、コイル６０に誘起される誘起電圧は、被測定電流Ｉの時間微分に比例する性質を有している。したがって、コイル６０の出力電圧を積分回路５２によって積分することで、被測定電流Ｉを含む信号を得ることができる。
【００７５】
このように本実施形態に係る電流センサ装置１００によれば、互いに巻回方向が逆向きの２つのコイル６３ａ，６４ａを直列に接続することで、各コイル６３ａ，６４ａに生じる電圧が減算された信号を得ることができる。すなわち、外部ノイズの振幅が低減され、誘起電圧の振幅が増幅された信号を得ることができる。これにより、第１、第２実施形態で示した電流センサ装置１００と比べて、コイルの数を１つから２つに低減することができる。また、減算回路５１を省略することができるので、部品点数を低減し、コストを低減することができる。
【００７６】
また、第１部位６３と、第２部位６４の長さが等しく、第１部位６３と第２部位６４とが巻回芯６１に撚り合わされているので、第１コイル６３ａの巻回ピッチと第２コイル６４ａの巻回ピッチとが等しく、第１コイル６３ａの巻回密度と第２コイル６４ａの巻回密度とが等しくなっている。したがって、第１コイル６３ａに誘起される誘起電圧の振幅と、第２コイル６４ａに誘起される誘起電圧の振幅とが等しいので、被膜導線６２内にて、誘起電圧を倍化することができる。
【００７７】
また、第１コイル６３ａの露出面積と第２コイル６４ａの露出面積とが等しくなっている。これにより、コイル６０と被測定対象Ｘとの配置にかかわらず、第１コイル６３ａと被測定対象Ｘとの静電容量と、第２コイル６４ａと被測定対象Ｘとの静電容量とが等しくなる。したがって、第１コイル６３ａと被測定対象Ｘとによって形成される寄生容量Ｃ０１と、第２コイル６４ａと被測定対象Ｘとによって形成される寄生容量Ｃ０２とが等しくなり、各コイル６３ａ，６４ａに伝播されるノイズ電圧の振幅が等しくなる。これにより、被膜導線６２内にて、ノイズ電圧を除去することができる。
【００７８】
なお、本実施形態では、コイル６０が１本の被膜導線６２を有し、該被膜導線６２における、中央部６２ａから一方の端部６２ｂまでの第１部位６３と、中央部６２ａから他方の端部６２ｃまでの第２部位６４とが、巻回方向が互いに逆向きとなり、第１部位６３と第２部位６４とが交互に重なるように巻回芯６１に撚り合わせられた例を示した。しかしながら、コイル６０が２本の被膜導線６２（以下、第１被膜導線６５、第２被膜導線６６と示す）を有し、第１被膜導線６５と、第２被膜導線６６とが、巻回方向が互いに逆向きとなり、第１被膜導線６５と第２被膜導線６６とが交互に重なるように巻回芯６１に撚り合わされ、第１被膜導線６５の一方の端部と、第２被膜導線６６の一方の端部とが電気的に接続された構成を採用することもできる。これにより、第１被膜導線６５によって第１コイル６５ａが形成され、第２被膜導線６６によって巻回方向が第１コイル６５ａとは逆方向の第２コイル６６ａが形成され、コイル６５ａ，６６ａそれぞれの露出面積が等しく、これらコイル６５ａ，６６ａ間が直列に接続された構成となり、本実施形態で示した構成と同一となる。したがって、上記した変形例においても、ノイズ電圧が除去され、誘起電圧の振幅が倍化された信号を得ることができる。しかしながら、この変形例の場合、被膜導線６２を２本用意し、第１被膜導線６５の端部と第２被膜導線６６の端部とを電気的に接続する必要がある。これにより、上記した変形例は、本実施形態で示した電流センサ装置１００と比べて、部品点数と製造工程とが増大するためにコストが嵩み、第１被膜導線６５と第２被膜導線６６との接触抵抗によってコイル６０の電気抵抗が上昇する。したがって、本実施形態で示した構成の方が好ましい。
【００７９】
本実施形態では、検出部１０は遮蔽部４０を有さない例を示した。しかしながら、図１０に示すように、検出部１０は遮蔽部４０を有しても良い。この場合、遮蔽部４０は、被膜導線６２の周囲に配置された導体片４１と、該導体片４１を被膜導線６２に保持する第２保持部４２と、を有する。導体片４１は、グランドと接続されており、これによって、被測定対象Ｘと導体片４１とによって形成される寄生容量Ｃ０を介して導体片４１に伝播する外部ノイズを、グランドへ逃がすことができるようになっている。なお、導体片４１における自身の長手方向に対して垂直な方向の断面形状がＣ字状に形成され、導体片４１におけるコイル６０の外周６０ａ（図１０に破線で示す部位）に沿う長さ、すなわち、導体片４１の短手方向の長さは、外周６０ａの長さよりも短くなっている。これにより、導体片４１によって短絡したコイルが形成されることが抑制された構成となっている。図１０は、検出部の変形例を説明するための断面図である。なお、遮蔽部４０としては、上記例に限定されず、例えば、第２実施形態に示したような、遮蔽部４０が、導体片４１と、第２保持部４２とが積層されてなる、構造体４３を複数有する構成を採用することもできる。
【００８０】
本実施形態では、処理部５０が積分回路５２を有する例を示した。しかしながら、例えば、図１１に示すように、処理部５０が、逆相入力端子と正相入力端子のインピーダンスが等しい差動増幅回路５６と、積分回路５２と、を有する構成を採用することもできる。この場合、被膜導線６２の端部６２ｂが、差動増幅回路５６の逆相入力端子に接続され、被膜導線６２の端部６２ｃが、差動増幅回路５６の正相入力端子に接続され、差動増幅回路５６の出力端子が積分回路５２の入力端子に接続される。図１１は、電流センサ装置の変形例を説明するための回路図である。なお、図１１においては、差動増幅回路を主として構成するオペアンプのみを記している。
【００８１】
第１実施形態で説明したように、巻回された導線の全体形状を、ギャップを有する円形状に形成すると、導線における巻回された部位によって形成されるコイル群とは別に、円形状をなす導線自体によって第１自己コイルが形成される。本実施形態の場合、被膜導線６２全体によって形成されるコイルが、上記した第１自己コイルに相当する。本実施形態に係る電流センサ装置１００は、第１、第２実施形態に係る電流センサ装置１００とは異なり、コイル６０自体に、第１自己コイルに誘起される誘起電圧を除去する構成はない。しかしながら、上記したように、被膜導線６２の端部６２ｂと端部６２ｃとを、入力インピーダンスが等しい差動増幅回路５６の入力端子に接続することで、上記した第１自己コイルの誘起電圧を低減することができる。
【００８２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１０・・・検出部
２０・・・コイル
２１・・・第１ロゴスキーコイル
２２・・・第２ロゴスキーコイル
３０・・・被覆部
４０・・・遮蔽部
５０・・・処理部
１００・・・電流センサ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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