(57)【要約】【課題】柔軟な配置が可能であり、直流電流及び低周波の交流電流を非接触で直接的に測定することができる電流測定装置を提供する。【解決手段】電流測定装置１は、各々の感磁方向が互いに平行になるように、予め規定された間隔をもって配置された２つの三軸磁気センサ１１，１２と、２つの三軸磁気センサ１１，１２の検出結果と２つの三軸磁気センサ１１，１２の間隔とに基づいて、被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉを求める演算部と、を備える。【選択図】図１
2019152481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定導体に流れる電流を測定する電流測定装置であって、
各々の感磁方向が互いに平行になるように、予め規定された間隔をもって配置された２つの三軸磁気センサと、
前記２つの三軸磁気センサの検出結果と前記２つの三軸磁気センサの間隔とに基づいて、前記被測定導体に流れる電流を求める演算部と、
を備える電流測定装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記２つの三軸磁気センサの検出結果と前記２つの三軸磁気センサの間隔とに基づいて、前記被測定導体に対する前記２つの三軸磁気センサの何れか一方の距離を推定する距離推定部と、
前記距離推定部によって推定された距離と、前記２つの三軸磁気センサの何れか一方の検出結果とに基づいて、前記被測定導体に流れる電流を求める電流算出部と、
を備える請求項１記載の電流測定装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記２つの三軸磁気センサの検出結果に含まれる雑音成分を除去する雑音除去部を更に備えており、
前記雑音除去部によって雑音成分が除去された前記２つの三軸磁気センサの検出結果を用いて前記被測定導体に流れる電流を求める、
請求項１又は請求項２記載の電流測定装置。
【請求項４】
前記雑音除去部は、予め規定された一定の期間毎に得られる、前記２つの三軸磁気センサの検出結果の各々に対し、平均化処理又は二乗和平方根処理を個別に行うことで、前記２つの三軸磁気センサの検出結果に含まれる雑音成分をそれぞれ除去する、請求項３記載の電流測定装置。
【請求項５】
前記２つの三軸磁気センサを備えるセンサヘッドと、
前記演算部を備える回路部と、
を備える請求項１から請求項４の何れか一項に記載の電流測定装置。
【請求項６】
前記２つの三軸磁気センサの検出結果を示す信号は、ディジタル信号である、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の電流測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被測定導体に流れる電流を非接触で直接的に測定することが可能な様々な電流測定装置が開発されている。このような電流測定装置の代表的なものとしては、例えばＣＴ（Current Transformer：変流器）方式の電流測定装置、ゼロフラックス方式の電流測定装置、ロゴスキー方式の電流測定装置、ホール素子方式の電流測定装置等が挙げられる。
【０００３】
例えば、ＣＴ方式及びゼロフラックス方式の電流測定装置は、巻線が巻回された磁気コアを被測定導体の周囲に設け、被測定導体（一次側）に流れる電流によって磁気コアに生ずる磁束を打ち消すように巻線（二次側）に流れる電流を検出することで、被測定導体に流れる電流を測定するものである。また、ロゴスキー方式の電流測定装置は、ロゴスキーコイル（空芯コイル）を被測定導体の周囲に設け、被測定導体に流れる交流電流によって生ずる磁界がロゴスキーコイルと鎖交することでロゴスキーコイルに誘起される電圧を検出することで、被測定導体に流れる電流を測定するものである。
【０００４】
以下の特許文献１には、ゼロフラックス方式の電流測定装置の一例が開示されている。また、以下の特許文献２には、複数の磁気センサを用いた電流測定装置が開示されている。具体的に、以下の特許文献２に開示された電流測定装置は、被測定導体に対してそれぞれ異なる距離をとって２つの磁気センサを配置し、これら磁気センサの出力から磁気センサと被測定導体との距離を求め、求めた距離を用いて被測定導体に流れる電流の大きさを求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−５５３００号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６４０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、ハイブリッド自動車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）や電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）の開発工程において、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）等のパワー半導体のピンに流れる電流や、組み立て後のバスバーに流れる電流を直接的に測定したいという要求がある。パワー半導体はピンのピッチが狭いものが多く、バスバーは周辺のスペースが限られている場所に設置されることがあり、このようなパワー半導体やバスバー等に対して、電流測定時の設置を柔軟に行うことが可能な電流測定装置が望まれている。また、ハイブリッド自動車や電気自動車では、例えばバッテリから供給される直流電流やモータに流れる交流電流が取り扱われるため、直流電流及び低周波（例えば、十［Ｈｚ］程度）の交流電流を非接触で測定可能な電流測定装置が望まれている。
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１に開示されたゼロフラックス方式の電流測定装置は、ある程度の大きさを有する磁気コアを被測定導体の周囲に設ける必要があることから、狭い場所への設置が困難であるという問題がある。また、上述したロゴスキー方式の電流測定装置は、ロゴスキーコイルに誘起される電圧を検出していることから、原理的に直流電流の測定を行うことはできないという問題がある。また低周波領域では、出力信号が微弱であるとともに位相がずれるため、測定精度が悪いという問題がある。また、上述した特許文献２に開示された電流測定装置は、磁気センサの感磁方向を被測定導体の円周方向に一致させる必要があることから、磁気センサの配置が制限されてしまい柔軟な配置が困難であるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、柔軟な配置が可能であり、直流電流及び低周波の交流電流を非接触で直接的に測定することができる電流測定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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の一態様による電流測定装置は、被測定導体（ＭＣ）に流れる電流（Ｉ）を測定する電流測定装置（１）であって、各々の感磁方向が互いに平行になるように、予め規定された間隔をもって配置された２つの三軸磁気センサ（１１、１２）と、前記２つの三軸磁気センサの検出結果と前記２つの三軸磁気センサの間隔（ｄ）とに基づいて、前記被測定導体に流れる電流を求める演算部（２４）と、を備える。
また、本発明の一態様による電流測定装置は、前記演算部が、前記２つの三軸磁気センサの検出結果と前記２つの三軸磁気センサの間隔とに基づいて、前記被測定導体に対する前記２つの三軸磁気センサの何れか一方の距離を推定する距離推定部（２４ｂ）と、前記距離推定部によって推定された距離と、前記２つの三軸磁気センサの何れか一方の検出結果とに基づいて、前記被測定導体に流れる電流を求める電流算出部（２４ｃ）と、を備える。
また、本発明の一態様による電流測定装置は、前記演算部が、前記２つの三軸磁気センサの検出結果に含まれる雑音成分を除去する雑音除去部（２４ａ）を更に備えており、前記雑音除去部によって雑音成分が除去された前記２つの三軸磁気センサの検出結果を用いて前記被測定導体に流れる電流を求める。
また、本発明の一態様による電流測定装置は、前記雑音除去部が、予め規定された一定の期間毎に得られる、前記２つの三軸磁気センサの検出結果の各々に対し、平均化処理又は二乗和平方根処理を個別に行うことで、前記２つの三軸磁気センサの検出結果に含まれる雑音成分をそれぞれ除去する。
また、本発明の一態様による電流測定装置は、前記２つの三軸磁気センサを備えるセンサヘッド（１０）と、前記演算部を備える回路部（２０）と、を備える。
また、本発明の一態様による電流測定装置は、前記２つの三軸磁気センサの検出結果を示す信号が、ディジタル信号である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、柔軟な配置が可能であり、直流電流及び低周波の交流電流を非接触で直接的に測定することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による電流測定装置を模式的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による電流測定装置の要部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による電流測定装置による電流の測定原理を説明するための図である。
【図４】被測定導体及び三軸磁気センサを、図３中の方向Ｄ１から見た図である。
【図５】三軸磁気センサのＹ方向における間隔Ｌを求める方法を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態による電流測定装置の動作の概要を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による電流測定装置について詳細に説明する。
【００１３】
〈電流測定装置の構成〉
図１は、本発明の一実施形態による電流測定装置を模式的に示す図である。図１に示す通り、本実施形態の電流測定装置１は、ケーブルＣＢによって接続されたセンサヘッド１０及び回路部２０を備えており、被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉを非接触で直接的に測定する。尚、被測定導体ＭＣは、例えばパワー半導体のピンやバスバー等の任意の導体である。以下では、説明を簡単にするために、被測定導体ＭＣは、円柱形状の導電であるとする。
【００１４】
センサヘッド１０は、被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉを非接触で測定するために、被測定導体ＭＣに対して任意の位置に任意の姿勢で配置される部材である。このセンサヘッド１０は、電流Ｉによって生成される磁界（例えば、図１中に示す磁界Ｈ１，Ｈ２）を遮らない材質（例えば、樹脂等）によって形成されている。このセンサヘッド１０は、いわば被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉを非接触で測定するためのプローブとして用いられるものである。
【００１５】
センサヘッド１０には、２つの三軸磁気センサ１１，１２が設けられている。三軸磁気センサ１１，１２は、互いに直交する三軸に感磁方向を有する磁気センサである。三軸磁気センサ１１，１２は、各々の感磁方向が互いに平行になるように、予め規定された間隔をもって配置されている。例えば、三軸磁気センサ１１，１２の第１軸が平行になり、三軸磁気センサ１１，１２の第２軸が平行になり、且つ三軸磁気センサ１１，１２の第３軸が平行になり、所定の方向に所定の距離だけ離間するように配置されている。尚、以下では、三軸磁気センサ１１，１２は、第１軸方向に所定の距離だけ離間するように配列されているとする。
【００１６】
三軸磁気センサ１１，１２の検出結果を示す信号は、アナログ信号及びディジタル信号の何れでも良いが、三軸磁気センサ１１，１２の検出結果を示す信号がディジタル信号である場合には、センサヘッド１０と回路部２０とを接続するケーブルＣＢの本数を少なくすることができる。例えば、三軸磁気センサ１１，１２の検出結果を示す信号がアナログ信号である場合には、三軸磁気センサ１１，１２の各々について三軸の検出結果を出力する３本のケーブルＣＢがそれぞれ必要になるため、計６本のケーブルＣＢが必要になるが、三軸磁気センサ１１，１２の検出結果を示す信号がディジタル信号である場合には、１本のケーブルＣＢのみで良い。ケーブルＣＢの本数が少ないと、ケーブルＣＢの屈曲性が向上するため、例えばセンサヘッド１０を狭い空間内に配置する際にハンドリングが容易になる。
【００１７】
回路部２０は、センサヘッド１０から出力される検出結果（三軸磁気センサ１１，１２の検出結果）に基づいて、被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉを測定する。回路部２０は、電流Ｉの測定結果を表示し、或いは外部に出力する。センサヘッド１０と回路部２０とを接続するケーブルＣＢとしては任意のものを用いることができるが、可撓性を有し、取り回しが用意であり、且つ断線が生じ難いものが望ましい。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態による電流測定装置の要部構成を示すブロック図である。尚、図２では、図１に示した構成に対応するブロックについては、同一の符号を付してある。以下では、主に、図２を参照して回路部２０の内部構成の詳細について説明する。図２に示す通り、回路部２０は、操作部２１、表示部２２、メモリ２３、及び演算部２４を備える。
【００１９】
操作部２１は、例えば電源ボタン、設定ボタン等の各種ボタンを備えており、各種ボタンに対する操作指示を示す信号を演算部２４に出力する。表示部２２は、例えば例えば７セグメントＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）表示器、液晶表示装置等の表示装置を備えており、演算部２４から出力される各種情報（例えば、電流Ｉの測定結果を示す情報）を表示する。尚、操作部２１及び表示部２２は、物理的に分離されたものであっても良く、表示機能と操作機能とを兼ね備えるタッチパネル式の液晶表示装置のように物理的に一体化されたものであっても良い。
【００２０】
メモリ２３は、例えば揮発性又は不揮発性の半導体メモリを備えており、センサヘッド１０から出力される三軸磁気センサ１１，１２の検出結果、演算部２４の演算結果（電流Ｉの測定結果）等を記憶する。尚、メモリ２３は、上記の半導体メモリとともに（或いは、上記の半導体メモリに代えて）、例えばＨＤＤ（ハードディスクドライブ）やＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）等の補助記憶装置を備えていても良い。
【００２１】
演算部２４は、センサヘッド１０から出力される三軸磁気センサ１１，１２の検出結果をメモリ２３に記憶させる。また、演算部２４は、メモリ２３に記憶された三軸磁気センサ１１，１２の検出結果を読み出して、被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉを求める演算を行う。この演算部２４は、雑音除去部２４ａ、距離推定部２４ｂ、及び電流算出部２４ｃを備える。
【００２２】
雑音除去部２４ａは、三軸磁気センサ１１，１２の検出結果に含まれる雑音成分を除去する。具体的に、雑音除去部２４ａは、予め規定された一定の期間（例えば、１秒）毎に、三軸磁気センサ１１，１２の各々から得られる複数の検出結果に対し、平均化処理又は二乗和平方根処理を個別に行うことで、三軸磁気センサ１１，１２の検出結果に含まれる雑音成分を除去する。尚、三軸磁気センサ１１，１２からは三軸の検出結果がそれぞれ出力されるが、雑音除去部２４ａによる雑音成分の除去は、各軸の検出結果に対して個別に行われる。このような雑音除去を行うのは、三軸磁気センサ１１，１２のＳＮ比（信号対雑音比）を向上させて、電流Ｉの測定精度を高めるためである。
【００２３】
距離推定部２４ｂは、三軸磁気センサ１１，１２の検出結果と三軸磁気センサ１１，１２の間隔とに基づいて、被測定導体ＭＣに対する三軸磁気センサ１１，１２の何れか一方の距離を推定する。尚、本実施形態では、距離推定部２４ｂは、被測定導体ＭＣに対する三軸磁気センサ１２の距離を推定するものとする。このような距離の推定を行うのは、被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉを測定するためである。尚、距離推定部２４ｂで行われる処理の詳細については後述する。
【００２４】
電流算出部２４ｃは、距離推定部２４ｂによって推定された距離と、三軸磁気センサ１１，１２の何れか一方の検出結果とに基づいて、被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉを求める。尚、本実施形態では、電流算出部２４ｃは、距離推定部２４ｂによって推定された距離と、被測定導体ＭＣに対する距離が推定された三軸磁気センサ１２の検出結果とに基づいて、被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉを求めるものとする。尚、電流算出部２４ｃで行われる処理の詳細については後述する。
【００２５】
ここで、図１，図２に示す通り、回路部２０は、センサヘッド１０と分離されており、ケーブルＣＢを介してセンサヘッド１０に接続されている。このような構成にすることで、磁界検出機能（三軸磁気センサ１１，１２）と演算機能（演算部２４）とを分離することができ、演算部２４がセンサヘッド１０内に設けられている場合に生ずる諸問題（例えば、温度特性、絶縁耐性）等を回避することができ、これにより電流測定装置１の用途を拡げることができる。
【００２６】
〈電流の測定原理〉
次に、電流測定装置１による電流の測定原理について説明する。図３は、本発明の一実施形態による電流測定装置による電流の測定原理を説明するための図である。まず、図３に示す通り、センサヘッド１０のみに係る座標系（ｘｙｚ直交座標系）と、被測定導体ＭＣ及びセンサヘッド１０の双方に係る座標系（ＸＹＺ直交座標系）との２つの座標系を設定する。尚、図示の都合上、ＸＹＺ直交座標系は、原点位置をずらして図示しているが、ＸＹＺ直交座標系の原点は、ｘｙｚ直交座標系の原点と同じ位置である。
【００２７】
ｘｙｚ直交座標系は、センサヘッド１０の位置及び姿勢に応じて規定される座標系である。このｘｙｚ直交座標系は、三軸磁気センサ１１の位置に原点が設定されており、三軸磁気センサ１１，１２の配列方向（第１軸方向）にｘ軸が設定されており、三軸磁気センサ１１，１２の第２軸方向にｙ軸が設定されており、三軸磁気センサ１１，１２の第３軸方向にｚ軸が設定されている。尚、三軸磁気センサ１１，１２のｘ方向の間隔はｄ［ｍ］であるとする。従って、三軸磁気センサ１１は、ｘｙｚ直交座標系の座標（０，０，０）に配置されており、三軸磁気センサ１２は、ｘｙｚ直交座標系の座標（ｄ，０，０）に配置されているということができる。
【００２８】
ＸＹＺ座標系は、被測定導体ＭＣとセンサヘッド１０との相対的な位置関係に応じて規定される座標系である。このＸＹＺ直交座標系は、三軸磁気センサ１１の位置に原点が設定されており、被測定導体ＭＣの長手方向（電流Ｉの方向）と平行になるようにＸ軸が設定されており、原点位置（三軸磁気センサ１１の位置）における磁界Ｈ１の方向にＹ軸が設定される。尚、Ｚ軸は、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向に設定される。
【００２９】
図３に示す通り、被測定導体ＭＣに対する三軸磁気センサ１１の距離をｒ１とし、被測定導体ＭＣに対する三軸磁気センサ１２の距離をｒ２とする。尚、距離ｒ１は、三軸磁気センサ１１から被測定導体ＭＣに垂直に下ろした線分の長さであり、距離ｒ２は、三軸磁気センサ１２から被測定導体ＭＣに垂直に下ろした線分の長さである。また、電流Ｉによって三軸磁気センサ１１の位置に形成される磁界をＨ１とし、電流Ｉによって三軸磁気センサ１２の位置に形成される磁界をＨ２とする。ここで、上記の磁界Ｈ１，Ｈ２は、三軸磁気センサ１１，１２によって検出することができるが、磁界Ｈ１，Ｈ２のみでは距離ｒ１，ｒ２を検出することはできない点に注意されたい。
【００３０】
図４は、被測定導体及び三軸磁気センサを、図３中の方向Ｄ１から見た図である。図３中の方向Ｄ１は、被測定導体ＭＣの長手方向に沿う方向（電流Ｉが流れる方向とは反対の方向）である。尚、図４においては、理解を容易にするためにセンサヘッド１０の図示を省略して、被測定導体ＭＣ及び三軸磁気センサ１１，１２を図示している。また、図４においても、図３と同様に、原点位置をずらしてＸＹＺ直交座標系を図示している。
【００３１】
図４に示す通り、紙面に対して垂直なＸ方向（−Ｘ方向）に流れる電流Ｉによって、三軸磁気センサ１１，１２の位置に形成される磁界Ｈ１，Ｈ２は、Ｘ軸に直交するものになる。従って、図４に示す通り、電流Ｉが流れる方向と直交するＹＺ平面に、三軸磁気センサ１１，１２の位置に形成される磁界Ｈ１，Ｈ２を、その大きさを変えることなく射影することができる。
【００３２】
三軸磁気センサ１１の位置に形成される磁界Ｈ１は、三軸磁気センサ１１から被測定導体ＭＣに垂直に下ろした線分に直交する。また、三軸磁気センサ１２の位置に形成される磁界Ｈ２は、三軸磁気センサ１２から被測定導体ＭＣに垂直に下ろした線分に直交する。従って、上記の線分同士がなす角θ２は、磁界Ｈ１と磁界Ｈ２とがなす角θ１に等しくなる。このため、三軸磁気センサ１１，１２のＹ方向における間隔Ｌは、以下の（１）式で表される。
【数１】
2019152481.tif 000003
【００３３】
ここで、上述の通り、上記の角θ１は、ベクトルで表される磁界Ｈ１と磁界Ｈ２とのなす角である。このため、角θ１は、ベクトルの内積公式を用いて以下の（２）式で表される。
【数２】
2019152481.tif 000004
【００３４】
上記（２）式を変形して上記（１）に代入すると、以下の（３）式が得られる。
【数３】
2019152481.tif 000005
【００３５】
上記（３)式中の磁界Ｈ１，Ｈ２は、三軸磁気センサ１１，１２の検出結果である。このため、上記の間隔Ｌが分かれば、被測定導体ＭＣに対する三軸磁気センサ１２の距離ｒ２を求める（推定する）ことができる。そして、距離ｒ２を求める（推定する）ことができれば、その距離ｒ２と三軸磁気センサ１２で検出される磁界Ｈ２とを用いて、アンペールの法則から電流Ｉを測定することができる。以下、距離ｒ２（電流Ｉを測定するために必要となる距離）を求めるために必要となる三軸磁気センサ１１，１２のＹ方向における間隔Ｌを求める方法について説明する。
【００３６】
図５は、三軸磁気センサのＹ方向における間隔Ｌを求める方法を説明するための図である。尚、図５（ａ）は、ｘｙｚ座標系を＋ｚ側から−ｚ側の方向に見た図であり、図５（ｂ）は、ｘｙｚ座標系を＋ｘ側から−ｘ側の方向に見た図であり、図５（ｃ）は、ｘｙｚ座標系を＋ｙ側から−ｙ側の方向に見た図である。本実施形態では、ＸＹＺ座標系を回転させてｘｙｚ座標系に一致させる操作を行って、三軸磁気センサ１１，１２のＹ方向における間隔Ｌを求めている。尚、かかる操作を行うことで、三軸磁気センサ１１の位置における磁界はｙ成分のみになり、被測定導体ＭＣはｙｚ平面と直交した状態（ｘ軸と平行な状態）になる。
【００３７】
具体的には、まず、図５（ａ）に示す通り、ＸＹＺ座標系をｚ軸の周りで角αだけ回転させて、磁界Ｈ１（Ｙ軸）をｙｚ平面に配置する操作を行う。ここで、三軸磁気センサ１１で検出される磁界Ｈ１のｘ成分をＨ１ｘとし、ｙ成分をＨ１ｙとし、ｚ成分をＨ１ｚとすると、上記の角αは、以下の（４）式で表される。また、かかる操作を行った後の三軸磁気センサ１２の位置Ｐ１は、以下の（５）式で表される。
【００３８】
【数４】
2019152481.tif 000006
【数５】
2019152481.tif 000007
【００３９】
次に、図５（ｂ）に示す通り、ＸＹＺ座標系をｘ軸の周りで角βだけ回転させて、磁界Ｈ１（Ｙ軸）をｙ軸上に配置する操作を行う。上記の角βは、以下の（６）式で表される。また、かかる操作を行った後の三軸磁気センサ１２の位置Ｐ２は、以下の（７）式で表される。
【００４０】
【数６】
2019152481.tif 000008
【数７】
2019152481.tif 000009
【００４１】
次いで、図５（ｃ）に示す通り、ＸＹＺ座標系をｙ軸の周りで角γだけ回転させて、被測定導体ＭＣをｙｚ平面と直交させる操作を行う。このとき、ｙ座標は変化しないことから、かかる操作を行った後の三軸磁気センサ１２の位置Ｐ３のｙ座標は、ｄ・ｓｉｎα・ｃｏｓβである。
【００４２】
以上の操作を行うことにより、三軸磁気センサ１１，１２のＹ方向（ｙ方向）における間隔Ｌは、三軸磁気センサ１２の位置Ｐ３のｙ座標（ｄ・ｓｉｎα・ｃｏｓβ）と等しくなる。すると、上記（１）式は、上記（４）式及び上記（６）式を用いて以下の（８）式に変形することができる。この（８）式を参照すると、三軸磁気センサ１１，１２の検出結果と三軸磁気センサ１１，１２の間隔ｄとから、被測定導体ＭＣに対する三軸磁気センサ１２の距離ｒ２が求められる（推定される）ことが分かる。
【００４３】
【数８】
2019152481.tif 000010
【００４４】
被測定導体ＭＣに対する三軸磁気センサ１２の距離ｒ２が求められると、アンペールの法則から被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉを求めることができる。具体的には、以下の（９）式から、電流Ｉを求めることができる。この（９）式を参照すると、定数（２π）、上記の距離ｒ２、及び三軸磁気センサ１２の検出結果（Ｈ２）から電流Ｉが求められることが分かる。
【００４５】
【数９】
2019152481.tif 000011
【００４６】
〈電流測定装置の動作〉
次に、電流測定装置１を用いて被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉを測定する際の動作について説明する。まず、電流測定装置１のユーザは、被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉを測定するために、センサヘッド１０を被測定導体ＭＣに近接配置させる。尚、被測定導体ＭＣに対するセンサヘッド１０の位置及び姿勢は任意である。
【００４７】
図６は、本発明の一実施形態による電流測定装置の動作の概要を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートは、例えば一定周期（例えば、１秒）で開始される。図６に示すフローチャートの処理が開始されると、まず三軸磁気センサ１１，１２によって、被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉによって形成される磁界が検出される（ステップＳ１１）。尚、三軸磁気センサ１１，１２による磁界の検出は、例えば１秒間に１０００回程度行われる。次に、三軸磁気センサ１１，１２の検出結果を示す検出データを、メモリ２３に蓄積する処理が、回路部２０の演算部２４によって行われる（ステップＳ１２）。
【００４８】
次いで、検出データから雑音を除去する処理が、雑音除去部２４ａによって行われる（ステップＳ１３）。具体的には、メモリ２３に蓄積された検出データが雑音除去部２４ａに読み出され、読み出された検出データに対して平均化処理又は二乗和平方根処理が行われることで、検出データに含まれる雑音成分を除去する処理が行われる。尚、二乗和平方根処理を行うと符号が無くなるため、別途、符号の付加を行う。ここで、三軸磁気センサ１１，１２からは、三軸の検出結果を出力する３種類の検出データがそれぞれ出力される。雑音除去部２４ａによる雑音成分の除去は、各軸の検出データに対して個別に行われる。
【００４９】
続いて、被測定導体ＭＣに対する三軸磁気センサ１２の距離ｒ２を推定する処理が、距離推定部２４ｂによって行われる（ステップＳ１４）。具体的には、ステップＳ１３で雑音が除去された検出データと、予め入力されている三軸磁気センサ１１，１２の間隔ｄを示すデータとを用い、前述した（８）式に示される演算を行って、被測定導体ＭＣに対する三軸磁気センサ１２の距離ｒ２を推定する処理が距離推定部２４ｂによって行われる。
【００５０】
以上の処理が終了すると、被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉを算出する処理が、演算部２４の電流算出部２４ｃによって行われる（ステップＳ１５）。具体的には、ステップＳ１４で推定された距離ｒ２と、ステップＳ１３で雑音が除去された三軸磁気センサ１２の検出データとを用い、前述した（９）式に示される演算を行って、被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉを算出する処理が、演算部２４の電流算出部２４ｃによって行われる。このようにして、被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉが非接触で直接的に測定される。
【００５１】
以上の通り、本実施形態では、三軸磁気センサ１１，１２の検出結果を示す検出データと、三軸磁気センサ１１，１２の間隔ｄを示すデータとを用いて、被測定導体ＭＣに対する三軸磁気センサ１２の距離ｒ２を推定し、推定した距離ｒ２と三軸磁気センサ１２の検出結果を示す検出データとを用いて被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉを測定している。ここで、本実施形態では、被測定導体ＭＣに対するセンサヘッド１０の位置及び姿勢は任意で良い。また、三軸磁気センサ１１，１２の検出結果は、電流Ｉが直流電流であるか交流電流であるかに拘わらず得られる。このため、本実施形態では、柔軟な配置が可能であり、直流電流及び低周波の交流電流を非接触で直接的に測定することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、三軸磁気センサ１１，１２が設けられたセンサヘッド１０と、演算部２４が設けられた回路部２０とが分離されてケーブルＣＢによって接続されている。これにより、センサヘッド１０の取り回しが容易になり、例えば狭い場所へのセンサヘッド１０の設置も容易に行うことができるため、より柔軟な配置が可能である。
【００５３】
以上、本発明の一実施形態による電流測定装置について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、被測定導体ＭＣに対する三軸磁気センサ１２の距離ｒ２を推定し、推定した距離ｒ２を用いて被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉを測定する例について説明した。しかしながら、前述した（９）式を参照すると、被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉは、三軸磁気センサ１１，１２の検出結果と、三軸磁気センサ１１，１２の間隔ｄとから求められることが分かる。このため、被測定導体ＭＣに対する三軸磁気センサ１２の距離ｒ２を推定することなく、前述した（９）式を用いて直接的に被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉを測定するようにしても良い。
【００５４】
また、上述した実施形態では、被測定導体ＭＣに対する三軸磁気センサ１２の距離ｒ２のみを推定し、推定した距離ｒ２を用いて被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉを測定する例について説明した。しかしながら、被測定導体ＭＣに対する三軸磁気センサ１１，１２の距離ｒ１，ｒ２を共に推定し、推定した距離ｒ１を用いて被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉを求めるとともに、推定した距離ｒ２を用いて被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉを求め、求めた電流Ｉを平均化することによって被測定導体ＭＣに流れる電流Ｉを測定するようにしても良い。
【００５５】
また、上述した実施形態では、三軸磁気センサ１１，１２が第１軸方向（ｘ軸方向）に間隔ｄ［ｍ］だけ離間している例について説明した。しかしながら、三軸磁気センサ１１，１２は、第２軸方向（ｙ軸方向）に離間していても良く、第３軸方向（ｚ軸方向）に離間していても良く、その他の方向に離間していても良い。つまり、三軸磁気センサ１１，１２が離間する方向は任意である。
【符号の説明】
【００５６】
１        電流測定装置
１０      センサヘッド
１１      三軸磁気センサ
１２      三軸磁気センサ
２０      回路部
２４      演算部
２４ａ    雑音除去部
２４ｂ    距離推定部
２４ｃ    電流算出部
Ｉ        電流
ＭＣ      被測定導体
【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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