(57)【要約】【課題】低コストで電流値ゼロ付近での検出精度を高めることが可能な電流センサを提供すること。【解決手段】電流センサ１は、バスバー２に電流が流れると、バスバー２を取り巻くコア３がバスバー周囲の磁束を集磁し、コア３のギャップ部４に発生する磁束密度をホール素子５で読み取って電流値を読み取る構造をなす。二つの分割体７、８が組み合わされてバスバー周囲の磁路長を規定するコア３が形成され、そのコア３には、バスバー周囲に沿って隣り合う二つの分割体７、８に正の離間距離を規定するギャップ部が二つ形成され（ギャップ部４とギャップ部６）、そのうちギャップ部４にホール素子５が配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁電変換素子を用いて測定対象に流れる電流を計測する電流センサであって、測定対象であるバスバーに電流が流れると、バスバーを取り巻くコアがバスバー周囲の磁束を集磁し、コアのギャップ部に発生する磁束密度を磁電変換素子で読み取って電流値を読み取る構造をなす電流センサにおいて、
複数の分割体が組み合わされてバスバー周囲の磁路長を規定するコアが形成され、そのコアには、バスバー周囲に沿って隣り合う二つの分割体に正の離間距離を規定するギャップ部が二つ以上形成され、いずれかのギャップ部に磁電変換素子が配置される
ことを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
互いに対称形状をなす複数の分割体を含んでコアが形成される
請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
バスバーに流れる電流の向きに直交する平面に沿って複数の分割体によるコアが規定される
請求項１又は２に記載の電流センサ。
【請求項４】
磁電変換素子の配置されるギャップ部を第１のギャップ部と規定し、他のギャップ部を第２のギャップ部と規定し、第２のギャップ部を形成する二つの分割体の離間距離は、第１のギャップ部を形成する二つの分割体の離間距離以下に設定される
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電流センサ。
【請求項５】
バスバー周囲に沿ってコアがＣ字状に形成され、その一端と他端との間のギャップ部に磁電変換素子が配置されるとともに、バスバー周囲に沿ってコアを均等に二分する位置に正の離間距離を規定する他のギャップ部が形成される
請求項１〜４のいずれか一項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、磁電変換素子を用いて測定対象に流れる電流を計測する電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、測定対象であるバスバーに電流が流れると、バスバーを取り巻くコアがバスバー周囲の磁束を集磁し、コアのギャップ部に発生する磁束密度を磁電変換素子で読み取って電流値を読み取る構造をなす電流センサについて開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−５８４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コアに電磁鋼板を用いると、パーマロイ等と比較して大きな磁気ヒステリシス特性を有するため、バスバーへの印加電流がゼロでもギャップ部に微弱な磁束が残留する。これにより、電流値ゼロ付近での検出精度が悪くなってしまう。
【０００５】
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って、その目的は、低コストで電流値ゼロ付近での検出精度を高めることが可能な電流センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する電流センサは、磁電変換素子を用いて測定対象に流れる電流を計測する電流センサであって、測定対象であるバスバーに電流が流れると、バスバーを取り巻くコアがバスバー周囲の磁束を集磁し、コアのギャップ部に発生する磁束密度を磁電変換素子で読み取って電流値を読み取る構造をなす電流センサにおいて、複数の分割体が組み合わされてバスバー周囲の磁路長を規定するコアが形成され、そのコアには、バスバー周囲に沿って隣り合う二つの分割体に正の離間距離を規定するギャップ部が二つ以上形成され、いずれかのギャップ部に磁電変換素子が配置されることをその要旨としている。
【０００７】
この構成によれば、磁路長に対するギャップ部の占める割合と規定される反磁界係数が大きくなり、これにより、磁気ヒステリシス特性の影響が小さくなる。つまり、パーマロイ等の高コストで低ヒステリシス特性の材料をコアに用いることなくヒステリシスを改善可能となる。したがって、低コストで電流値ゼロ付近での検出精度を高めることができる。
【０００８】
上記電流センサについて、互いに対称形状をなす複数の分割体を含んでコアが形成されることとしてもよい。
この構成によれば、コア作製時の材料歩留まりの向上につながる。
【０００９】
上記電流センサについて、バスバーに流れる電流の向きに直交する平面に沿って複数の分割体によるコアが規定されることとしてもよい。
この構成によれば、電流の向きに直交する磁束をコアで捉えやすくなり、集磁が好適となる。
【００１０】
上記電流センサについて、磁電変換素子の配置されるギャップ部を第１のギャップ部と規定し、他のギャップ部を第２のギャップ部と規定し、第２のギャップ部を形成する二つの分割体の離間距離は、第１のギャップ部を形成する二つの分割体の離間距離以下に設定されることとしてもよい。
【００１１】
バスバー周囲に沿って隣り合う二つの分割体の離間距離を大きくし過ぎると、集磁能力が低下してコアの役目を果たし難くなる。この点、本構成によれば、ヒステリシスの改善と集磁能力の確保を両立できる。
【００１２】
上記電流センサについて、バスバー周囲に沿ってコアがＣ字状に形成され、その一端と他端との間のギャップ部に磁電変換素子が配置されるとともに、バスバー周囲に沿ってコアを均等に二分する位置に正の離間距離を規定する他のギャップ部が形成されることとしてもよい。
【００１３】
この構成によれば、同じ形状をなす二つの分割体が組み合わされてコアが形成される。したがって、コア作製時の材料歩留まりの向上につながる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、低コストで電流値ゼロ付近での検出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】分割コアの形状を示す図。
【図２】バスバー周囲の磁路長を示す図。
【図３】ヒステリシス曲線を示す特性図。
【図４】分割コアの形状の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、電流センサの一実施の形態について説明する。
図１に示すように、電流センサ１は、測定対象であるバスバー２を取り巻くコア３を備えている。コア３の材料には、強磁性体のうちコスト面で有利な鉄に磁気的改良を加えた電磁鋼板が用いられる。コア３はバスバー２の周囲に沿ってＣ字状に形成され、その一端と他端との間のギャップ部４に磁電変換素子であるホール素子５が配置されるとともに、バスバー２の周囲に沿ってコア３を均等に二分する位置に正の離間距離を規定する他のギャップ部６が形成されている。つまり、コア３は互いに対称形状をなす二つの分割体７、８を含む。ギャップ部６による分割体７、８の離間距離は、ギャップ部４による分割体７、８の離間距離よりも短く設定されている。バスバー２には紙面に直交する向きに電流が流れ、その電流の向きに直交する平面（紙面に平行な平面）に沿って分割体７、８によるコア３が規定される。
【００１７】
図２に示すように、コア３によってバスバー周囲の磁路長Ｌが規定される。磁路長Ｌは、バスバー２の周囲に沿った磁路の長さであり、分割体７による磁路の長さＬ１と、分割体８による磁路の長さＬ２と、ギャップ部４による磁路の長さＬｇ１と、ギャップ部６による磁路の長さＬｇ２の和で表される。そして、反磁界係数が（Ｌｇ１＋Ｌｇ２）／Ｌで表されるところ、ギャップ部４、６の幅が広い程、反磁界係数が大きくなる。
【００１８】
図３に示すように、バスバー２に流れる電流と、ホール素子５で読み取られる磁束密度との関係はヒステリシス曲線で表される。ここで、バスバー２に流れる電流がゼロのときの正の残留磁束と負の残留磁束との差分を示すヒステリシス幅は、反磁界係数が大きい程、小さくなる。
【００１９】
次に、電流センサ１の作用について説明する。
バスバー２に電流が流れると、コア３がバスバー周囲の磁束を集磁し、ギャップ部４に発生する磁束密度がホール素子５で読み取られる。このとき、ホール素子５には、Ｖ＝Ｒ×Ｉ×Ｂ／ｄで規定される電位差Ｖが生じる（Ｒ：コア３の材料である電磁鋼板に固有のホール係数、Ｉ：バスバー２に流れる電流、Ｂ：磁束密度、ｄ：コア３の厚さ）。したがって、ホール素子５で磁束密度を読み取ることで、バスバー２に流れる電流値を読み取れることになる。
【００２０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）コア３は、ホール素子５の配置されるギャップ部４の他に、ギャップ部６を備えている。この構成によれば、磁路長（Ｌ）に対するギャップ部（Ｌｇ１＋Ｌｇ２）の占める割合と規定される反磁界係数が大きくなり、これにより、磁気ヒステリシス特性の影響が小さくなる。つまり、パーマロイ等の高コストで低ヒステリシス特性の材料をコアに用いることなくヒステリシスを改善可能となる。したがって、低コストで電流値ゼロ付近での検出精度を高めることができる。
【００２１】
（２）互いに対称形状をなす二つの分割体７、８を含んでコア３が形成されている。この構成によれば、コア作製時の材料歩留まりの向上につながる。
（３）バスバー２に流れる電流の向きに直交する平面に沿って二つの分割体７、８によるコア３が規定されている。この構成によれば、電流の向きに直交する磁束をコア３で捉えやすくなり、集磁が好適となる。
【００２２】
（４）ホール素子５の配置されるギャップ部４を第１のギャップ部と規定し、他のギャップ部６を第２のギャップ部と規定する。これを前提に、第２のギャップ部（ギャップ部６）を形成する二つの分割体７、８の離間距離（Ｌｇ２）は、第１のギャップ部（ギャップ部４）を形成する二つの分割体７、８の離間距離（Ｌｇ１）よりも短く設定されている。ここで、バスバー周囲に沿って隣り合う二つの分割体の離間距離を大きくし過ぎると、集磁能力が低下してコアの役目を果たし難くなる。この点、本構成によれば、ヒステリシスの改善と集磁能力の確保を両立できる。
【００２３】
（５）バスバー周囲に沿ってコア３がＣ字状に形成され、その一端と他端との間のギャップ部４にホール素子５が配置されるとともに、バスバー周囲に沿ってコア３を均等に二分する位置に正の離間距離を規定する他のギャップ部６が形成されている。この構成によれば、同じ形状をなす二つの分割体７、８が組み合わされてコア３が形成される。したがって、コア作製時の材料歩留まりの向上につながる。
【００２４】
（６）コア３について、ギャップ部６を設ける代わりに、ギャップ部４の幅を大きくすれば、一つのギャップ部４で本例と同等のヒステリシス特性が得られることになる。しかし、この場合、ギャップ部４の幅が拡がる分、コア３が大型化することになる。この点、本構成によれば、ギャップ部４の幅を大きくする必要がなくなるので、コア３を小型化することができる。
【００２５】
尚、上記実施の形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・図４に示すように、互いに対称形状をなす四つの分割体１１〜１４を含んでコア３Ａが形成されてもよい。この場合、バスバー２の周囲に沿って隣り合う二つの分割体に正の離間距離を規定するギャップ部が四つ形成される。具体的には、分割体１１と分割体１２の間にギャップ部２１が形成され、分割体１２と分割体１３の間にギャップ部２２が形成され、分割体１３と分割体１４の間にギャップ部２３が形成され、分割体１４と分割体１１の間にギャップ部２４が形成される。ここで、ギャップ部２１とギャップ部２３の幅は等しく、また、ギャップ部２２とギャップ部２４の幅は等しく、前者は後者よりも短い。そして、ギャップ部２４にホール素子５が配置される。
【００２６】
コア３Ａによるバスバー周囲の磁路長ＬＡは、ＬＡ＝Ｌ１１＋Ｌ１２＋Ｌ１３＋Ｌ１４＋Ｌｇ１１＋Ｌｇ１２＋Ｌｇ１３＋Ｌｇ１４で表される。Ｌ１１は分割体１１による磁路の長さであり、Ｌ１２は分割体１２による磁路の長さであり、Ｌ１３は分割体１３による磁路の長さであり、Ｌ１４は分割体１４による磁路の長さである。また、Ｌｇ１１はギャップ部２１による磁路の長さであり、Ｌｇ１２はギャップ部２２による磁路の長さであり、Ｌｇ１３はギャップ部２３による磁路の長さであり、Ｌｇ１４はギャップ部２４による磁路の長さである。そして、反磁界係数が（Ｌｇ１１＋Ｌｇ１２＋Ｌｇ１３＋Ｌｇ１４）／ＬＡで表される。
【００２７】
・全ての分割体が互いに対称形状をなすコアを用いることに限定されない。少なくとも二つの分割体が互いに対称形状をなす限り、コア作製時の材料歩留まりの向上につながる。もっとも、全ての分割体が互いに対称形状をなしていないコアを用いることも許容される。
【００２８】
・バスバー周囲に沿って隣り合う二つの分割体を互いに密着させた場合には、離間距離がゼロとなるので、その箇所には正の離間距離を規定するギャップ部が形成されないことになる。したがって、その密着させた箇所以外に、正の離間距離を規定するギャップ部が二つ以上形成されたコアを用いることを前提に、本発明の電流センサに適用可能となる。この点において、単に分割コアを用いた電流センサとは趣旨が異なる。
【符号の説明】
【００２９】
１…電流センサ、２…バスバー（測定対象）、３…コア、３Ａ…コア、４…ギャップ部（第１のギャップ部）、５…ホール素子（磁電変換素子）、６…ギャップ部（第２のギャップ部）、７…分割体、８…分割体、１１〜１４…分割体、２１〜２４…ギャップ部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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