(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一組の電流線と、
前記一組の電流線の周囲に設けられた円筒シールドと、
前記円筒シールドおよび前記一組の電流線が貫通する空洞部と、切欠き部とを有する環状の検出コアと、
前記検出コアの上面側および下面側に設けられ、前記円筒シールドおよび前記一組の電流線が貫通する空洞部を有する一組の円盤シールドと、
前記切欠き部に設けられた第１磁気センサ部および第２磁気センサ部と、
を含み、
前記切欠き部は、第１端面および第２端面を有しており、前記第１端面または前記第２端面の少なくとも一方の一部が突出した段付き部と、前記段付き部の端面と対向する前記切欠き部の端面との間に形成されるエアギャップ部と、前記第１端面と前記第２端面との間に形成される検出ギャップ部とを有し、
第１端面から第２端面への方向における、前記エアギャップ部の寸法は、前記検出ギャップ部の寸法よりも小さく、
上面視または側面視して、前記第１磁気センサ部の少なくとも一部がエアギャップ部に配置され、前記第２磁気センサ部が段付き部に配置されており、
前記第１磁気センサ部および前記第２磁気センサ部は、同一の基板上に配置され、固定層の磁化方向が同じであるスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子を有しており、ブリッジ回路を形成するように構成されており、
前記第１磁気センサ部で検出される磁界と前記第２磁気センサ部で検出される磁界との差分を検出又は演算することにより、漏電電流に由来する磁界成分を検出することを特徴とする漏電検出器。
【請求項２】
前記検出ギャップ部の円周方向の寸法は、前記検出コアの厚さの０．２倍以上１．５倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の漏電検出器。
【請求項３】
前記段付き部の円周方向に垂直な方向の寸法と前記検出コアの厚さの比が、０．０５以上０．５以下である請求項１または２に記載の漏電検出器。
【請求項４】
前記検出コア、前記円筒シールドおよび前記円盤シールドは、それぞれが磁気的に独立している、請求項１から３のいずれか１項に記載の漏電検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漏電検出器に関し、とりわけ磁気センサを用いた漏電検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
漏電検出器は、例えば、太陽光発電（ＰＶ）用インバータの漏電検出やファクトリーオートメーション（ＦＡ）用インバータの漏電検出等に用いられる。特に、インバータの小型軽量化のため絶縁トランスレス化する場合には漏電に対する回路の保護が不可欠となるため、インバータに搭載され、漏電発生時に回路を遮断する装置に用いられる。
【０００３】
太陽光発電では、太陽電池が屋外に設置されるため、漏電が発生しやすい環境にある。そのため、太陽光発電装置からの漏電電流が、商用電源系統に流れ込まないようにする対策が義務化されてきた。
この漏電電流は、太陽電池からの直流電流の成分を含むため、従来の変流器（カレントトランス）を用いた零相変流器では検出ができない。
【０００４】
例えば特許文献１に記載されているように、漏電を防止する対策として太陽光発電装置と商用電源系統との連携には、絶縁トランスを介して接続する方法がとられていた。しかし、特許文献１に記載される方法において、この絶縁トランスは、たとえば家庭用の太陽光発電装置では２〜３ｋＷ程度の容量が必要であるため、絶縁トランスは数ｋｇ程度の重量となり、インバータの小型軽量化の妨げとなるばかりでなく、コストアップの要因となっていた。
【０００５】
近年、特許文献２のように、太陽光発電用系統連携インバータは、小型化と低価格化のためトランスレス化が主流となりつつある。トランスレス化のためには、漏電発生時の回路の保護のため、漏電電流を検出する電流センサの搭載が不可欠となる。
【０００６】
漏電検出に必要な検出電流値は、一般的に１０ｍＡ程度である。また、漏電検出の場合は、単に１０ｍＡの電流を計測するのではなく、数１０Ａ程度の負荷電流が流れている状態で、１０ｍＡ程度の漏電電流を検出しなければならない。すなわち、単相の場合は、直径数ミリメートル程度の２本の導線に数１０Ａ程度の往復電流が印加されている状態で、往復電流の差が１０ｍＡ程度になっている状態を検出しなければならない。この場合、往復電流（負荷電流）から発生する磁界が、漏電電流によって作られる磁界の強さと比較して４桁以上大きいため、この負荷電流による磁界の排除も課題となる。
【０００７】
特許文献３には、ホール素子を用いた従来の電流検出装置が記載されている。ホール素子は構造が簡単であり、磁界に比例した検出出力が得られかつ安価であるため、多くの電流検出器に用いられている。しかし、ホール素子は、検出感度が１〜数Ｖ／Ｔと小さいため、大電流の検出には適しているが、微小な電流の検出には感度が不足しており、微小な電流を検出することができないという可能性がある。
【０００８】
たとえば１０ｍＡ程度の電流により発生する磁界を検出する場合、高透磁率磁性材料を使用した磁気回路（以下において、検出コアまたは磁気コアと称することがある）を用いても数μＴ程度の磁束密度を検出する必要がある。ホール素子で数μＴの磁束密度を検出する場合、検出出力は数μＶ程度となる。しかし、ホール素子のオフセット出力およびノイズ電圧は数ｍＶ程度であり、検出出力より３桁程度大きいため、漏電電流により発生する磁束密度を検出することができない。そこで、このような微小電流の検出には、例えば特許文献４のように、フラックスゲート型磁気センサを用いたフラックスゲート型電流検出器が用いられている。
【０００９】
フラックスゲート型電流検出器は、分解能が高く、数ｍＡ程度の電流を検出することが可能である。また、検出器の構成として環状の検出コアを用いることにより、導線の周囲の磁界の平均値を検出することができる。このため、往復電流により発生する磁界の局所的な不均衡を相殺でき、複数本の導線の差分電流、すなわち検出器を貫通する電流成分のみを検出できる特徴があるため漏電検出には最適な検出器である。
【００１０】
フラックスゲート型電流検出器は、測定電流が作る磁束を検出コアの磁気特性の非直線性を用いて交流磁界により変調し、同周波数の検出出力を信号処理して検出出力としている。このため、感度と往復電流抑圧特性の両方を確保するためには検出コアが大きくなる。検出回路も複雑になるため高価となる。また、検出コアを磁気飽和レベルまで励磁するため、励磁電力が大きく、さらには、フラックスゲート型では測定範囲より大きな磁界が過電流などにより印加された場合、検出出力がなくなり、大きな漏電電流で動作しなくなるという欠点があった。このため、検出出力を電気的に保持するなどロジック回路が必要となり、コストアップの要因となっていた。
【００１１】
そこで、従来の環状の検出コアの一部に切欠き部を設けて、当該切欠き部に、例えば特許文献５および６に記載されるような磁界の勾配を測定するための磁気センサを配置し、磁気センサとして、特許文献７および８に記載されるような、磁界検出感度が高く、かつ検出回路の構成が簡単なスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子（以下、ＳＶＧＭＲ素子と称することがある）を用いることで、上記フラックスゲート型電流センサの欠点を克服した漏電検出器も提供されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特公平５−２０９７８号公報
【特許文献２】特開２００２−１０４９７号公報
【特許文献３】特開昭６３−３８１６８号公報
【特許文献４】特開２０１２−０８３２４１号公報
【特許文献５】特開平７−１９０８０４号公報
【特許文献６】特開平８−２１１１３８号公報
【特許文献７】ＷＯ２０１２／０９６２１１号公報
【特許文献８】ＷＯ２０１２／１１７７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
このような、環状の検出コアに設けられた切欠き部に磁気センサを配置した漏電検出器は、環状の検出コアを貫通する導線が１本である場合には、直流の漏電電流から生じる磁界成分のみを検出することが可能である。しかし、太陽光発電装置のような、往復電流が流れる複数の電流線を有する装置では、異なる位置に間隔をあけて配置された複数の電流線に反対方向の電流が流れるため、切欠き部を設けた検出コアを有する漏電検出器を用いる場合には、磁気センサが配置される切欠き部においては、それぞれの電流線が作る磁界の合成磁界がゼロとならず、電流線からの距離に応じて磁束密度が変動する局所的な磁界（以下において、勾配磁界と称することがある）が形成される。数１０Ａ程度の往復電流により形成されるこのような勾配磁界は、検出しようとする１０ｍＡ程度の漏電電流が作る磁界よりも強く、そのため、漏電電流に由来する磁界成分を明確に検出することが困難であった。
切欠き部における往復電流による勾配磁界の影響を低減するため、環状の検出コアの内側に、磁束を吸収しやすい円筒状の磁気シールド（以下において、円筒シールドと称することがある）を設けた漏電検出器や、さらに検出コアの上面側および下面側に、磁束を吸収しやすい円盤状の磁気シールド（以下において、円盤シールドと称することがある）を設けた漏電検出器が提供されたが、いずれも、往復電流による勾配磁界を十分に低減することができず、実用化のレベルで、漏電電流に由来する磁界成分を確実に検出することが困難であった。
【００１４】
そこで本発明は、複数の電流線を流れる往復電流により形成される勾配磁界を低減し、漏電電流から生じる磁界成分を精度良く検出することができる漏電検出器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】
【００１５】
本発明の態様１は、少なくとも一組の電流線と、前記一組の電流線の周囲に設けられた円筒シールドと、前記円筒シールドおよび前記一組の電流線が貫通する空洞部と、切欠き部とを有する環状の検出コアと、前記検出コアの上面側および下面側に設けられ、前記円筒シールドおよび前記一組の電流線が貫通する空洞部を有する一組の円盤シールドと、前記切欠き部に設けられた第１磁気センサ部および第２磁気センサ部と、を含み、前記切欠き部は、第１端面および第２端面を有しており、前記第１端面または前記第２端面の少なくとも一方の一部が突出した段付き部と、前記段付き部の端面と対向する前記切欠き部の端面との間に形成されるエアギャップ部と、前記第１端面と前記第２端面との間に形成される検出ギャップ部とを有し、第１端面から第２端面への方向における、前記エアギャップ部の寸法は、前記検出ギャップ部の寸法よりも小さく、上面視または側面視して、前記第１磁気センサ部の少なくとも一部がエアギャップ部に配置され、前記第２磁気センサ部が段付き部に配置されていることを特徴とする漏電検出器である。
【００１６】
本発明の態様２は、前記検出ギャップ部の円周方向の寸法は、前記検出コアの厚さの０．２倍以上１．５倍以下であることを特徴とする態様１に記載の漏電検出器である。
【００１７】
本発明の態様３は、前記段付き部の円周方向に垂直な方向の寸法と前記検出コアの厚さの比が、０．０５以上０．５以下である態様１または２に記載の漏電検出器である。
【００１８】
本発明の態様４は、前記検出コア、前記円筒シールドおよび前記円盤シールドは、それぞれが磁気的に独立しており、それぞれが磁気飽和しない最大磁束密度を有する、態様１から３のいずれかに記載の漏電検出器である。
【００１９】
本発明の態様５は、前記第１磁気センサ部および前記第２磁気センサ部は、同一の基板上に配置され、固定層の磁化方向が同じあるスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子を有しており、ブリッジ回路を形成するように構成されている、態様１から４のいずれかに記載の漏電検出器である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る漏電検出器では、複数の電流線を流れる往復電流が形成する勾配磁界を低減し、漏電電流から生じる磁界成分を精度良く検出することができる漏電検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る漏電検出器１００を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に係る漏電検出器１００を上面視および側面視した概略平面図である。
【図３】図３は、図１のＡ部の拡大図である。
【図４】図４は、本発明の第２実施形態に係る漏電検出器２００を示す斜視図である。
【図５】図５は、図４のＢ部の拡大図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態に係る漏電検出器３００を示す斜視図である。
【図７】図７は、図６のＣの拡大図である。
【図８】図８は、検出コアに侵入する外部磁束の流れを示す概略平面図である。
【図９】図９は、検出コアの厚さ寸法に対する検出ギャップ部の円周方向の寸法の比と、検出コアに侵入する外部磁束の磁束密度の大きさとの関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、様々な段付き部の厚さ寸法を有する検出コアを側面視した概略平面図である。
【図１１】図１１は、検出コアを有する異なる形態の漏電検出器を示す概略図である。
【図１２】図１２は、切欠き部に発生した磁束密度分布を示すグラフである。
【図１３】図１３は、切欠き部に発生した磁束密度分布を示すグラフである。
【図１４】図１４は、実施例において用いた漏電検出器を示す概略図である。
【図１５】図１５は、実施例において、検出ギャップ部における磁束密度分布を示すグラフである。
【図１６】図１６は、実施例において、地磁気を印加した場合の検出ギャップ部への磁界の侵入量を示すグラフである。
【図１７】図１７は、実施例において、地磁気を印加した場合の、検出ギャップ部における磁束密度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明者らは鋭意検討した結果、検出コアの切欠き部に、検出コアの一部が突出した段付き部と、空隙から構成されるエアギャップ部とを設けることにより、当該切欠き部における往復電流に由来する勾配磁界を十分に低減することができ、かつエアギャップ部において漏電電流に由来する磁束密度を高めることができることに想到した。
すなわち、後述するように、切欠き部に段付き部を有する検出コアと、検出コアを貫通する円筒シールドと、検出コアの上面側および下面側に設けられた円盤シールドとを組み合わせることにより、太陽光発電装置のような大きな負荷電流（往復電流）が流れる装置に用いた場合であっても、微小な漏電電流による磁界成分を、往復電流に由来する磁界成分と分離して明確に検出することができる漏電検出器を得るに至ったものである。
【００２３】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一の部分又は部材を示す。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る漏電検出器１００の全体構成を示す概略図であり、図２（ａ）は、図１に示す漏電検出器１００を上面視した概略平面図であり、図２（ｂ）は、図１に示す漏電検出器１００を側面視した概略平面図である。
図１に示すように、第１の実施形態に係る漏電検出器１００は、一組の電流線１１０と、一組の電流線１１０の周囲を取り囲むように設けられた円筒シールド１２０と、円筒シールド１２０の周囲に配置され、切欠き部１５０を有する環状の検出コア１４０（以下において、検出コア１４０と称することがある）と、検出コア１４０の上面側および下面側に設けられた一組の円盤シールド１３０と、を含んでいる。
図３は、図１のＡの部分の拡大図であり、検出コア１４０が有する切欠き部１５０を示している。図３に示すように、切欠き部１５０には、検出コア１４０の端面１４４から突出する段付き部１５２が設けられており、段付き部１５２には、第１磁気センサ部１６２および第２磁気センサ部１６４を有する磁気センサ１６０が設けられている。
図１および図２（ａ）に示すように、第１の実施形態に係る漏電検出器１００を太陽光発電装置などに用いた場合には、往復電流（白抜きの矢印で示す）および漏電電流（黒の矢印で示す）が、電流線１１０に沿って流れる。
【００２５】
以下、各構成部材について詳述する。
【００２６】
（円筒シールド）
図１に示すように、円筒シールド１２０は、電流線１１０の周囲を囲むように設けられている。
円筒シールド１２０は、例えば、７８％Ｎｉ系パーマロイ、４５％Ｎｉ系パーマロイ、珪素鋼板、鉄系アモルファス軟質磁性材料、コバルト系アモルファス軟質磁性材料、ナノ結晶軟質磁性材料などのような、磁束を非常に通しやすい材料、すなわち磁束を集めやすい材料から作られている。そのため、円筒シールド１２０で電流線１１０を囲むことにより、電流線１１０を流れる往復電流から生じる磁束が、円筒シールド１２０の外部に漏れることを防ぐことができ、検出コア１４０の切欠き部１５０に形成される、往復電流に由来する勾配磁界を低減することができ、その結果、漏電電流に由来する磁界成分を、往復電流に由来する磁界と分離して検出する効果を高めることができる。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、漏電検出器１００を側面視して、円筒シールド１２０は、その上端１２２が少なくとも検出コア１４０の上面１４６より上にあり、その下端１２４が少なくとも検出コア１４０の下面１４８より下にあることが好ましい。このような形態にすることで、往復電流から生じる磁束が円筒シールド１２０の外部へ漏洩することを抑制することができ、漏電電流に由来する磁界成分を分離して検出する効果を高めることができる。円筒シールド１２０は、その上端１２２が検出コア１４０の上面側の円盤シールド１３０より上にあり、その下端が検出コア１４０の下面側の円盤シールド１３０より下にあることがより好ましい。このような形態にすることで、漏電電流に由来する磁界成分を分離して検出する効果をより高めることができる。円筒シールド１２０の長さは、より長い方が好ましく、往復電流に由来する磁束をより低減することができ、上述した効果を高めることができる。
【００２８】
円筒シールド１２０の形状は、特に限定されるものではなく、漏電検出器１００を上面視して、円形状、楕円形状または角がある形状であってもよい。いずれの形状であっても、円筒シールド１２０が、電流線１１０の周囲を囲むように設けられ、その上端１２２が少なくとも検出コア１４０の上面１４６より上にあり、その下端１２４が少なくとも検出コア１４０の下面１４８より下にあれば、検出コア１４０において往復電流に由来する磁束を低減し、漏電電流に由来する磁界成分を分離して検出する効果を高めることができる。円筒シールド１２０の形状は、上面視して円形状であることが好ましい。円形状であれば、複数の電流線に印加された電流によって発生する磁束は、円筒状の軟質磁性体の内部に侵入し、円周状に周回して元の電流線の位置へ戻ることになる。往復電流の大きさが等しい時、この軟質磁性体の円筒に侵入する磁束と円筒内部に戻る磁束の量は等しい。したがって、軟質磁性体が円筒状であれば磁束は内部から侵入して内部から電流線へと戻るため円筒状の磁性体の外部へは殆ど漏れることがない。そのため、検出コア１４０に侵入する往復電流から生じる磁束を効果的に低減でき、漏電電流から生じる磁界を分離する効果を高めることができる。
【００２９】
図２（ａ）に示すように、上面視して、円筒シールド１２０の中心が、一組の電流線１１０のそれぞれの電流線の中心から略等距離にあることが好ましい。このような形態であれば、一組の電流線１１０のそれぞれの電流線に流れる電流から生じる磁束が、均一に円筒シールド１２０に集められるため、検出コアにおける往復電流に由来する勾配磁界を効果的に低減することができ、漏電電流から生じる磁界を分離する効果をより効率的に得ることができる。円筒シールド１２０の中心と、一組の電流線１１０のそれぞれの電流線の中心が同じ位置であれば、漏電電流に由来する磁界成分を分離して検出する効果をより高めることができる。
【００３０】
円筒シールド１２０を設けることによる往復電流に由来する勾配磁界の低減効果を、シミュレーションを行って確認した。シミュレーションの方法および条件は、有限要素法による電磁界解析ソフトウェアの一つであるＪ−ＳＯＬ社製Ｊ−ＭＡＧ  ＳＴＵＤＩＯ  Ｖｅｒ１０を用いて電磁界解析を行った。解析条件は直径３ｍｍの２本の電流線を中心間隔４ｍｍに配置したモデルを用い、電流線に往復電流５０Ａを印加した状態で貫通電流成分±１０ｍＡに変化させて磁気回路に発生する磁束密度分布を静磁界解析にて計算した。
【００３１】
シミュレーションの結果を図１２に示す。図１２は、切欠き部に発生した磁束密度の分布を示すグラフであり、横軸が切欠き部における円周方向の位置を示し、縦軸が磁束密度を示す。図１１（ａ）〜（ｃ）は、シミュレーションを行った漏電検出器の形態を示す。
図１２（ａ）は、図１１（ａ）に示すように、環状の検出コア１４０に、５０Ａの往復電流が流れる２本の電流線を貫通させ、検出コア１４０を貫通する漏電電流を−１０ｍＡから＋１０ｍＡまで変化させた場合における、切欠き部での磁束密度の分布を示す。図１２（ｂ）は、図１１（ｂ）に示すように、環状の検出コア１４０の内側に円筒シールド１２０を設け、円筒シールド１２０および検出コア１４０に、５０Ａの往復電流が流れる２本の電流線を貫通させ、円筒シールド１２０および検出コア１４０を貫通する漏電電流を−１０ｍＡから＋１０ｍＡまで変化させた場合における、切欠き部での磁束密度の分布を示す。
【００３２】
図１２（ａ）に示すように、円筒シールド１２０を設けない場合には、往復電流が作る勾配磁界が、漏電電流成分が作る磁界に比較して２桁程度大きく、漏電電流成分の分離が困難である。
一方、図１２（ｂ）に示すように、円筒シールド１２０を設ける場合には、往復電流によって生じる磁束が切欠き部１５０内に侵入することにより形成される勾配磁界の大きさは、円筒シールド１２０を設けない場合（図１２（ａ））に形成される勾配磁界の大きさと比較すると、約１／５に低減した。
【００３３】
（円盤シールド）
図１に示すように、漏電検出器１００は、検出コア１４０の上面側および下面側に設けられた一組の円盤シールド１３０を有する。円盤シールド１３０は、例えば、７８％Ｎｉ系パーマロイ、４５％Ｎｉ系パーマロイ、珪素鋼板、鉄系アモルファス軟質磁性材料、コバルト系アモルファス軟質磁性材料、ナノ結晶軟質磁性材料などのような、磁束を非常に通しやすい材料、すなわち磁束を集めやすい材料から作られている。そのため、電流線１１０を流れる往復電流から発生する磁束および地磁気などの外部磁束は、円盤シールド１３０に集められ、検出コア１４０に侵入するこれらの磁束を低減することができる。
円盤シールド１３０は空洞部を有しており、１組の電流線１１０および円筒シールド１２０は当該空洞部を貫通している。第１の実施形態に係る漏電検出器１００では、一組の円盤シールド１３０は、上面視または下面視して、検出コア１４０の上面１４６および下面１４８を覆うように設けられている。このような形態にすることにより、一組の電流線１１０を流れる往復電流が作る磁束を、円盤シールド１３０により低減することができ、そのため、漏電電流に由来する磁界成分を分離して検出する効果を高めることができる。また、円盤シールド１３０を設けることにより、地磁気などの外部磁束が検出コア１４０の切欠き部１５０に侵入することを防止することができ、漏電電流に由来する磁界成分を分離して検出する効果を高めることができる。
【００３４】
円盤シールド１３０は、漏電検出器１００を上面視また下面視して、切欠き部１５０を覆うように設置されれば、切欠き部１５０に侵入する外部磁束および往復電流により生じる磁束を抑制することができる。円盤シールド１３０は、漏電検出器１００を上面視また下面視して、検出コア１４０の上面１４６および下面１４８の全部を覆うように設けられることが好ましい。このような形態であれば、切欠き部１５０に侵入する外部磁界および往復電流により生じる磁束を抑制する効果をより高めることができる。
【００３５】
円盤シールド１３０の形状は、特に限定されるものではなく、漏電検出器１００を上面視または下面視して、円形状、楕円形状または角がある形状であってもよい。円形状または楕円形状等の角部がない形状であれば、角部に磁束が偏って集まり、その部分が局所的に磁気飽和することを抑制することができる。そのため、円盤シールド１３０の形状は、円形状または楕円形状であることが好ましい。いずれの形状であっても、上面視または下面視して、切欠き部１５０を覆うような形状であれば、切欠き部１５０に侵入する外部磁束および往復電流により生じる磁束を抑制する効果を得ることができる。
【００３６】
円盤シールド１３０を設けることによる、切欠き部１５０に侵入する往復電流から生じる磁束および外部磁束を抑制する効果を、シミュレーションを行って確認した。シミュレーションの方法および条件は、前述したとおりである。
【００３７】
シミュレーションの結果を図１２（ｃ）に示す。図１２（ｃ）は、図１１（ｃ）に示すように、環状の検出コア１４０の内側に円筒シールド１２０を設け、さらに検出コア１４０の上面側および下面側に円盤シールドを設け、円筒シールド１２０、円盤シールド１３０および検出コア１４０に、５０Ａの往復電流が流れる２本の電流線を貫通させ、円筒シールド１２０、円盤シールド１３０および検出コア１４０を貫通する漏電電流を−１０ｍＡから＋１０ｍＡまで変化させた場合における、切欠き部での磁束密度の分布を示す。
【００３８】
図１２（ｃ）に示すように、円筒シールド１２０に加えて円盤シールド１３０を設ける場合には、５０Ａの往復電流によって切欠き部１５０内に形成される勾配磁界の大きさは、円盤シールド１３０を設けない場合（図１２（ｂ））に形成される勾配磁界の大きさよりも、約１／１０に低減した。
【００３９】
（検出コア）
図１に示すように、第１の実施形態に係る漏電検出器１００の環状の検出コア１４０は、一組の電流線１１０および円筒シールド１２０を取り囲むように設けられており、その一部が切り欠かれた切欠き部１５０を有する。図３に示すように、第１の実施形態に係る漏電検出器１００の切欠き部１５０は、第１端面１４２と第２端面１４４とを有する。切欠き部１５０には、第１磁気センサ部１６２および第２磁気センサ部１６４を有する磁気センサ１６０が設けられている。
後述するように、第１の実施形態に係る漏電検出器１００は、検出コア１４０の切欠き部１５０において、第１磁気センサ部１６２で検出される磁界と第２磁気センサ部１６４で検出される磁界との差分を検出することにより、漏電電流に由来する磁界成分を、往復電流に由来する磁界成分と分離して明確に検出することができる。
【００４０】
図３に示すように、第１の実施形態に係る漏電検出器１００の切欠き部１５０は、第２端面１４４の下部の一部が第１端面１４２の方向に突出した段付き部１５２と、段付き部１５２の端面と対向する切欠き部１５０の端面との間に形成されるエアギャップ部１５４と、第１端面１４２と第２端面１４４との間に形成される検出ギャップ部１５６とを有する。
【００４１】
段付き部１５２は、第２端面１４４の下部の一部が第１端面１４２の方向に向かって突出する形態に限定されず、第１端面１４２の下部の一部が第２端面１４４の方向に向かって突出していてもよく、または、第１端面１４２と第２端面１４４の両方の一部が、対向する端面に向かって突出していてもよい。この場合、一様な磁界勾配とするために、第１端面および第２端面の互いに同じ位置の一部が突出しているほうが好ましく、さらに磁界の回り込みを考慮して検出コアの外周、内周、上面または下面のいずれかに近い位置の一部が突出していることが好ましい。また、段付き部１５２は、第１端面１４２（または第２端面１４４）の、上部の一部、内側の一部または外側の一部が、対向する第２端面１４４（または第１端面１４２）に向かって突出していてもよい。
【００４２】
「段付き部の端面と対向する切欠き部の端面との間に形成されるエアギャップ部」とは、例えば図３に示すように、第２端面１４４の一部が突出して段付き部１５２が形成される場合は、段付き部１５２の端面と第１端面１４２との間に形成される空隙部をいう。また、「段付き部の端面と対向する切欠き部の端面との間に形成されるエアギャップ部」とは、第１端面１４２の一部が突出して段付き部１５２が形成される場合は、段付き部１５２の端面と第２端面１４４との間に形成される空隙部をいう。さらに、後述するように、「段付き部の端面と対向する切欠き部の端面との間に形成されるエアギャップ部」とは、第１端面１４２の一部が突出して第１段付き部が形成され、かつ第２端面１４４の一部が突出して第２段付き部が形成された場合は、第１段付き部（または第２段付き部）の端面と第２端面１４４（または第１端面１４２）との間に、第２段付き部（または第１段付き部）を介して形成される空隙部をいう。ここで、「空隙部」とは、検出コア１４０の一部などの透磁率の大きな材質を含まず、空気、油、真空または非磁性の気体や樹脂等の透磁率の小さい材質、もしくは磁気センサ１６０の要素等を含む部分であり、以下において同じである。
【００４３】
「第１端面１４２と第２端面１４４との間に形成される検出ギャップ部１５６」とは、第１端面１４２と第２端面１４４との間において、段付き部１５２およびエアギャップ部１５４を除いた部分のことであり、すなわち空隙により構成される部分である。
ここで、検出ギャップ部１５６の寸法は、段付き部１５２の寸法およびエアギャップ部１５４の寸法よりも大きい。「段付き部１５２の寸法」、「エアギャップ部１５４の寸法」および「検出ギャップ部１５６の寸法」とは、当該部の、検出コア１４０の円周方向、すなわち、第１端面１４２から第２端面１４４に向かう方向における寸法をいう。
【００４４】
第１の実施形態に係る漏電検出器１００は、切欠き部１５０にこのような段付き部１５２を有することにより、往復電流によって作られる磁束は段付き部１５２に集磁され、段付き部１５２近傍では、往復電流に由来する勾配磁界を小さくすることができる。そのため、段付き部１５２の直上およびその近傍においては、磁気センサ１６０により検出される磁界における、往復電流成分に由来する勾配磁界の影響が小さくなり、漏電電流に由来する磁界成分を、往復電流に由来する磁界成分と分離して、より検出しやすくすることができる。
【００４５】
また、第１の実施形態に係る漏電検出器１００は、検出ギャップ部１５６の寸法よりも短い寸法を有するエアギャップ部１５４を有することにより、漏電電流が作る起磁力は検出ギャップ部１５６に集中する。漏電電流が作る起磁力をＩ、ギャップの寸法をｇ、ギャップ部の磁束密度をＢｇ、空気の透磁率をμ０とすると、Ｂｇ＝μ０・Ｉ／ｇで表され、検出ギャップ部１５６よりエアギャップ部１５４の方が、ギャップの寸法ｇが小さいため、前述の式のＢｇが大きくなり、エアギャップ部１５４に磁束が集中する。そのため、エアギャップ部１５４およびその近傍には、漏電電流に由来する磁束が集中し、磁束密度が増加する。そのため、エアギャップ部１５４およびその近傍（直上など）においては、漏電電流に由来する磁界が強くなる。一方、漏電電流に由来する磁束は段付き部１５２により吸収されるため、段付き部１５２近傍においては、漏電電流に由来する磁界は弱くなる。
従って、例えば、図３に示すように、第１磁気センサ部１６２を、エアギャップ部１５４の直上に配置し、かつ第２磁気センサ部１６４を段付き部１５２の直上に配置することにより、第１磁気センサ部１６２および第２磁気センサ部１６４により検出される磁界の差を検出することができ、より明確に漏電電流成分が作る磁界を検出することができる。
【００４６】
第１の実施形態に係る漏電検出器１００では、側面視して第１磁気センサ部１６２の少なくとも一部がエアギャップ部１５４の上にあれば、すなわち、上面視して、第１磁気センサ部１６２の少なくとも一部がエアギャップ部１５４にあれば、本発明に係る効果を得ることができる。前述のように、エアギャップ部１５４およびその近傍（例えば、直上等）では漏電電流に由来する磁界成分が強くなるため、第１磁気センサ部１６２の少なくとも一部がエアギャップ部１５４の上にあれば、第１磁気センサ部１６２においては、往復電流に由来する勾配磁界よりも、比較的強い漏電電流に由来する磁界を検出することができ、第２磁気センサ部１６４で検出される磁界との差分を演算することにより、漏電電流に由来する磁界成分を往復電流に由来する磁界成分と分離して明確に検出することができる。
図３に示すように、第１磁気センサ部１６２は、上面視してその全部がエアギャップ部１５４の上に配置されることが好ましい。このような形態であれば、第１磁気センサ部１６２で検出される漏電電流に由来する磁界がより強くなるので、漏電電流に由来する磁界を往復電流に由来する磁界成分と分離してより明確に検出することができる。
【００４７】
図３に示すように、第１の実施形態に係る漏電検出器１００において、第１磁気センサ部１６２および第２磁気センサ部１６４は、基板１６６上の同一平面内に配置されている。後述するように、このような形態にすることにより、第１磁気センサ部１６２および第２磁気センサ部１６４を同一の成膜条件により基板１６６の上に製造することができるので、漏電電流に由来する磁界成分の差分をより精度良く検出することができる。また、同一の成膜条件で製造することができるため、磁気センサ１６０の製造時における工程を短縮することができ、製造コストを削減することができる。
【００４８】
第１磁気センサ部１６２および第２磁気センサ部１６４は、基板１６６上の同一平面内に配置されることが好ましいが、この形態に限定されない。
例えば、側面視して、第１磁気センサ部１６２の全部が段付き部１５２の上面よりも下方であるエアギャップ部１５４内に配置され、第２磁気センサ部１６４が段付き部１５２上に配置されてもよい。このような形態であっても、エアギャップ部１５４内で生じる漏電電流に由来する磁界は、段付き部１５２上で生じる漏電電流に由来する磁界よりも強いため、第１磁気センサ部１６２においては、第２磁気センサ部１６４で検出される磁界との差分を演算することにより、漏電電流に由来する磁界成分を往復電流に由来する磁界成分と分離して明確に検出することができる。
【００４９】
切欠き部１５０は、一組の電流線１１０のそれぞれの電流線から等距離に成るように検出コア１４０に設けられることが好ましい。すなわち、上面視して、検出ギャップ部１５６内であって第１端面１４２および第２端面１４４から等距離にある点と、一組の電流線１１０のそれぞれの電流線と略等距離になるように、検出コア１４０に切欠き部１５０が設けられることが好ましい。電流線に印加された電流によって発生する磁界は、電流線からの距離に反比例する。そのため、このような形態にすることにより、２本の電流線から等しい距離におかれた検出ギャップでは２本の電流線に印加された電流が作る磁界は距離が等しいため同じ大きさとなり電流の向きが互いに逆向きであるため磁界の向きは逆向き（符号が逆）となり互いに打ち消される。等距離にない場合は２本の電流線に印加された電流が作る磁界は検出ギャップ部では異なる大きさの磁界を発生させて、同じ大きさとならないため相殺されなくなり、往復電流成分に相当する磁界も検出コアギャップ部に印加されてしまい、漏電電流成分（貫通電流成分）との区別がつかなくなる可能性がある。このため、漏電電流に由来する磁界成分を明確に検出するように、２本の電流線から等しい距離に検出ギャップを配置することが好ましい。
【００５０】
図８（ａ）〜（ｄ）は、検出コア１４０に侵入する外部磁束の流れを示す平面図である。
図８（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、検出コア１４０の厚さ寸法（ｔ）に対する検出ギャップ部１５６の円周方向の寸法（ｄ）の比（ｄ／ｔ）が、好ましい範囲にある場合、好ましい範囲より小さい場合、好ましい範囲より大きい場合に、検出コア１４０に侵入する、外部磁束の流れを示す概略平面図であり、図８（ｄ）は、図８（ｃ）の検出コア１４０を側面視した図である。
図８（ａ）に示すように、ｄ／ｔが好ましい範囲にある場合には、検出コア１４０の上部から侵入した外部磁束の多くは、検出ギャップ部１５６を貫通することなく、検出コア１４０の貫通部を迂回して検出コア１４０の下部から抜け出る。そのため、検出ギャップ部１５６に配置された磁気センサに１６０により検出される磁界における、外部磁界の成分を小さくすることができる。
図８（ｂ）に示すように、ｄ／ｔが好ましい範囲より小さい場合には、検出コア１４０の上部から侵入した外部磁束のうち、検出ギャップ部１５６を貫通する磁束（図８（ｂ）に示す点線の矢印）が増加し、検出ギャップ部１５６に配置された磁気センサ１６０により検出される磁界における外部磁界成分が増加する。
図８（ｃ）に示すように、ｄ／ｔが好ましい範囲より大きい場合には、検出コア１４０の上部から侵入した外部磁束のうち、検出ギャップ部１５６を貫通する磁束は減少するが、図８（ｄ）に示すように、検出コア１４０の上面側および下面側から検出ギャップ部１５６に侵入する磁束が増加する。そのため検出ギャップ部１５６に配置された磁気センサ１６０により検出される磁界における外部磁界成分が増加する。
【００５１】
図９は、外部磁界Ｈｅｘ＝４０μＴを印加した場合に、検出コア１４０の厚さ寸法（ｔ）に対する検出ギャップ部１５６の円周方向の寸法（ｄ）の比（ｄ／ｔ）と、検出ギャップ部の中央における磁束密度を示したグラフである。検出コア１４０の厚さ寸法に対する検出ギャップ部１５６の円周方向の寸法の比（ｄ／ｔ）が０．２以上１．５以下であれば、検出ギャップ部１５６に侵入する地磁気等の外部からの磁束密度を、磁気センサ１６０としてＧＭＲ素子を用いた場合の検出感度である１μＴ以下まで減衰させることができ、漏電電流に由来する磁界成分を精度良く検出することができる。
また、検出コア１４０の厚さ寸法に対する検出ギャップ部１５６の円周方向の寸法の比（ｄ／ｔ）は、０．３以上１．０以下であることがより好ましい。検出コア１４０の厚さ寸法ｔと検出ギャップ部１５６の円周方向の寸法ｄの比をこのような範囲にすることで、検出ギャップ部１５６に侵入する地磁気等の外部からの磁束をおよそ１／１００まで低減することができ、磁気センサ１６０により検出される外部磁界成分を減少させることができ、漏電電流に由来する磁界成分をより精度良く検出することができる。
【００５２】
段付き部１５２の円周方向の寸法に対するエアギャップ部１５４の円周方向の寸法の比は、０．０５以上０．５以下であることが好ましい。段付き部１５２の円周方向の寸法に対するエアギャップ部１５４の円周方向の寸法の比がこのような範囲であれば、エアギャップ部１５４近傍における漏電電流に由来する磁束密度が高まるため、第１磁気センサ部１６２により十分な強さの漏電電流に由来する磁界成分を検出することができ、従って、往復電流に由来する勾配磁界と分離して、漏電電流に由来する磁界のみをより明確に検出することができる。
【００５３】
図１０（ａ）〜（ｄ）は、漏電検出器１００を側面視した図であり、様々な段付き部の厚さ寸法ｔ１を有する検出コア１４０を示している。ここで、段付き部の厚さ寸法ｔ１とは、段付き部が検出コア１４０の端面の上部または下部の一部が突出している場合は、段付き部の円周方向に垂直な方向の寸法であって、検出コア１４０の上下方向における段付き部の寸法のことである。段付き部の厚さ寸法ｔ１とは、段付き部が検出コア１４０の端面の内側または外側の一部が突出している場合は、段付き部の先端における円周方向に垂直な方向の寸法であって、検出コア１４０の半径方向における段付き部の寸法のことである。また、第１端面１４２の一部が突出して第１段付き部が形成され、かつ第２端面１４４の一部が突出して第２段付き部が形成され、第１段付き部および第２段付き部が検出コア１４０の端面の上部または下部の一部である場合は、段付き部の厚さ寸法ｔ１とは、第１段付き部の先端または第２段付き部の先端において、円周方向に垂直な方向であって検出コア１４０の上下方向における寸法の値が大きい方の寸法をいう。第１端面１４２の一部が突出して第１段付き部が形成され、かつ第２端面１４４の一部が突出して第２段付き部が形成され、第１段付き部および第２段付き部が検出コア１４０の端面の内側または外側の一部である場合は、段付き部の厚さ寸法ｔ１とは、第１段付き部の先端または第２段付き部の先端において、円周方向に垂直な方向であって検出コア１４０の半径方向における寸法の値が大きい方の寸法をいう。図１３（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、図１０（ａ）〜（ｄ）に示す検出コア１４０の検出ギャップ部内における、漏電電流が−１０ｍＡ、０ｍＡおよび１０ｍＡである場合の磁束密度分布を示すグラフであり、横軸が検出ギャップ部内における円周方向の位置を示し、縦軸が磁束密度分布を示す。
図１０（ａ）は、検出コア１４０の厚さ寸法ｔが５ｍｍで、段付き部１５２の厚さｔ１が１ｍｍである検出コア１４０、すなわち、検出コア１４０の厚さ寸法ｔに対する段付き部１５２の厚さｔ１の比（ｔ１／ｔ）は０．２である検出コア１４０を示す。この場合には、図１３（ａ）に示すように、往復電流が作るエアギャップ部１５４における勾配磁界は、７×１０−６［Ｔ］程度となる。
図１０（ｂ）は、検出コア１４０の厚さ寸法ｔが５ｍｍで、段付き部１５２の厚さｔ１が２ｍｍである検出コア１４０、すなわち、検出コア１４０の厚さ寸法ｔに対する段付き部１５２の厚さｔ１の比（ｔ１／ｔ）は０．４である検出コア１４０を示す。この場合には、図１３（ｂ）に示すように、往復電流が作るエアギャップ部１５４における勾配磁界は、７×１０−６［Ｔ］程度となり、図１０（ａ）に示す検出コア１４０における勾配磁界と同程度の値となる。
図１０（ｃ）は、検出コア１４０の厚さ寸法ｔが５ｍｍで、段付き部１５２の厚さｔ１が３ｍｍである検出コア１４０、すなわち、検出コア１４０の厚さ寸法ｔに対する段付き部１５２の厚さｔ１の比（ｔ１／ｔ）は０．６である検出コア１４０を示す。この場合には、図１３（ｃ）に示すように、往復電流が作るエアギャップ部１５４における勾配磁界は、９×１０−６［Ｔ］程度となり、図１０（ａ）および（ｂ）における検出コア１４０よりも勾配磁界は大きくなる。
図１０（ｄ）は、検出コア１４０の厚さ寸法ｔが５ｍｍで、段付き部１５２の厚さｔ１が４ｍｍである検出コア１４０、すなわち、検出コア１４０の厚さ寸法ｔに対する段付き部１５２の厚さｔ１の比（ｔ１／ｔ）は０．８である検出コア１４０を示す。この場合には、図１３（ｄ）に示すように、往復電流が作るエアギャップ部１５４における勾配磁界は、１．３×１０−５［Ｔ］程度となり、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す検出コア１４０よりも、往復電流に由来するエアギャップ部１５４における勾配磁界が大きくなる。
このように、検出コア１４０の厚さ寸法ｔに対する段付き部１５２の厚さｔ１の比（ｔ１／ｔ）が大きくなるにつれ、往復電流に由来するエアギャップ部１５４における勾配磁界が大きくなるため、磁気センサ１６０により検出される磁界における、漏電電流に由来する磁界成分の検出が困難になる。
そのため、検出コア１４０の厚さ寸法ｔに対する段付き部１５２の厚さｔ１の比（ｔ１／ｔ）は０．５以下とするのが好ましい。検出コア１４０の厚さ寸法ｔに対する段付き部１５２の厚さｔ１の比（ｔ１／ｔ）がこのような範囲であれば、往復電流により発生した勾配磁界が、円筒シールド１２０および円盤シールド１３０を迂回して検出ギャップ部１５６に侵入しても、検出ギャップ部１５６の下部に侵入する勾配磁界の大きさを小さくすることができ、段付き部１５２の上面に配置した磁気センサ１６０が受ける、往復電流による勾配磁界の影響を低減することができる。一方、検出コア１４０の厚さ寸法ｔに対する段付き部１５２の厚さｔ１の比（ｔ１／ｔ）が０．５を超えると、検出ギャップ部１５６の下部に侵入する往復電流に起因する勾配磁界が大きくなり、段付き部１５２の上面に配置した磁気センサ１６０が受ける、往復電流による勾配磁界の影響を無視できなくなる。
このため、ｔ１／ｔを０．５以下にすることにより、漏電電流に由来する磁界成分を明確に検出できる程度に、往復電流に由来する勾配磁界を小さくすることができる。検出コア１４０の厚さ寸法ｔに対する段付き部１５２の厚さｔ１の比（ｔ１／ｔ）は、０．３以下であればより好ましい。
また、検出コア１４０の厚さ寸法ｔに対する段付き部１５２の厚さｔ１の比（ｔ１／ｔ）が０．０５以上であることが好ましい。検出コア１４０の厚さ寸法ｔに対する段付き部１５２の厚さｔ１の比（ｔ１／ｔ）が小さくなると、過大な漏電電流や大きな負荷電流が電流線１１０に印加されたとき、段付き部１５２が磁気飽和しやすくなる。段付き部１５２が磁気飽和すると、エアギャップ部１５４において、漏電電流に比例した磁束密度が得られなくなる。検出コア１４０の厚さ寸法ｔに対する段付き部１５２の厚さｔ１の比（ｔ１／ｔ）が０．０５以上であれば、段付き部１５２の磁気飽和を防ぐことができる。
【００５４】
第１の実施形態に係る検出コア１４０は、例えば、７８％Ｎｉ系パーマロイ、４５％Ｎｉ系パーマロイ、珪素鋼板、鉄系アモルファス軟質磁性材料、コバルト系アモルファス軟質磁性材料、ナノ結晶軟質磁性材料などのような、磁束を集めやすい材料から作られている。そのため、検出ギャップ部１５６に侵入する電流線１１０を流れる往復電流に由来する磁束を、低減することができる。第１の実施形態に係る検出コア１４０の外周の形状は、上面視して、切欠き部を有する円形状であってよく、切欠き部を有する楕円形状であってもよく、切欠き部を有する多角形状であってもよい。例えば、前述した材料から成る板を打ち抜き成形することにより、段付き部１５２およびエアギャップ部１５４を有する部材と、検出ギャップ部１５６を有する部材とを得て、それらを積層し、圧着することによって検出コア１４０を得ることができる。
【００５５】
第１の実施形態に係る円筒シールド１２０、円盤シールド１３０および検出コア１４０は、それぞれが磁気的に独立するように構成されている。ここで、「磁気的に独立」とは、複数の軟質磁性体が空気や非磁性体を介して配置されており、一方の軟磁性体の磁束が他方の軟磁性体へ侵入する場合、同じ磁束密度を保ったまま他方の軟磁性体へ流入することができない状態であることを意味する。また、第１の実施形態に係る円筒シールド１２０、円盤シールド１３０および検出コア１４０は、数１０Ａの往復電流を電流線１１０に印可した場合においても磁気飽和しない、十分な大きさの最大磁束密度を有する。具体的には、円筒シールド１２０、円盤シールド１３０および検出コア１４０は、０．６Ｔ以上の最大磁束密度を有することが好ましい。このような範囲であれば、第１の実施形態に係る漏電検出器は、上述した本願発明の効果を得ることができる。
【００５６】
切欠き部１５０に段付き部１５２を設けることによる、切欠き部１５０に侵入する往復電流から生じる磁束および外部磁束を抑制する効果を、シミュレーションを行って確認した。シミュレーションの方法および条件は、前述したとおりである。
【００５７】
シミュレーションの結果を図１２（ｄ）に示す。図１２（ｄ）は、図１の構成の漏電検出器において、検出コア１４０の厚さを５ｍｍ、検出ギャップ部１５６の寸法を４ｍｍ、段付き部１５２の長さを２．５ｍｍ、段付き部１５２の厚さを１ｍｍ、エアギャップ部の寸法を１．５ｍｍとした場合の、段付き部１５２の上面から上に０．２ｍｍの位置における、検出コアの円周方向の磁束密度を示したグラフである。なお、往復電流は５０Ａ、漏電電流は−１０ｍＡ、０ｍＡ、１０ｍＡである。図１２（ｄ）に示すように、段付き部１５２の直上では、往復電流により形成される勾配磁界がほぼ０となっており、エアギャップ部１５４の直上に、漏電電流が形成する磁界が集中していることがわかる。このシミュレーションでは、段付き部１５２の先端部に、検出コア１４０の円周方向に±０．５ｍｍの間隔をおいて、感磁軸を持つ磁気センサを２つ配置した場合、２つの磁気センサは貫通電流（漏電電流ともいう）１０ｍＡに対して約６μＴの差分磁界を受け、漏電電流がない状態ではほぼ差分磁界は０となるため、明確に漏電電流成分のみを検出することができる。
【００５８】
（磁気センサ）
本発明に係る漏電検出器１００において、第１磁気センサ部１６２および第２磁気センサ部１６４としては、磁界の強度に応じて電気信号を出力できるものであれば、如何なる磁気センサを使用してもよく、現在知られている公知の磁気センサを使用することができる。本願に係る発明では、垂直方向を検出することができる磁気センサとして、薄膜で形成できる異方性磁気抵抗効果（以下、ＡＭＲと称することもある）素子、多層巨大磁気抵抗効果（以下、ＧＭＲと称することもある）素子、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果（以下、ＳＶＧＭＲと称する）素子、トンネル磁気抵抗効果（以下、トンネル磁気抵抗効果をＴＭＲと称することもある）素子、ホール素子、磁気インピーダンス素子、磁気誘導素子、フラックスゲート素子等を用いることができる。例えば、巨大磁気抵抗効果素子を用いて、前記素子の位置にバイアス磁界がかかるようにコイル等を配することで、バイアス磁界に対して垂直な方向に感磁軸を設定し、感磁軸方向の磁界成分に対して比例する電圧を出力する磁気比例方式の磁気センサや、さらに前記感磁軸方向の磁界成分に対応して、反対方向に同じ強度の磁界をかけるためのコイルを配置し、前記素子にフィードバックをかけて、そのときにコイルにかけた電圧を出力する磁気平衡方式の磁気センサなどを用いることができる。その際、前記素子は固定層の方向を考慮してブリッジ接続することで、検出可能な磁界範囲を広く構成することも可能である。
【００５９】
本発明の第１の実施形態に係る磁気センサ１６０を図３に示す。図３に示すように、磁気センサ１６０は、基板１６６と、基板１６６の上に配置され、かつブリッジ回路を形成する様に配置された第１磁気センサ部１６２および第２磁気センサ部１６４を有している。第１磁気センサ部１６２は、素子１７１および素子１７２を有しており、第２磁気センサ部１６４は、素子１７３および素子１７４を有している。ブリッジ回路１７０の電源端子（Ｖｃｃ）に接続された、素子１７１および素子１７３は、それぞれの感磁方向が同じであり、また、ブリッジ回路１７０の接地端子（ＧＮＤ）に接続された素子１７２および素子１７４は、それぞれの感磁方向が同じとなっている。２つの素子１７１および１７２（１７３および１７４）は、固定層の磁化方向が反平行となるように接続され、ハーフブリッジを形成している。第１磁気センサ部１６２において、素子１７１と素子１７２とが、配線により電気的に接続され、当該配線に対して第１の端子（ＶＭ１）が接続されている。同様に、第２磁気センサ部１６４においても、素子１７３と素子１７４とが、配線により電気的に接続され、当該配線に対して、第２の端子（ＶＭ２）が接続されている。このように４つの素子が接続されることにより、ブリッジ回路１７０が形成されている。
【００６０】
図３に示すように、「ブリッジ回路の電源端子に接続された少なくとも２つの素子」とは、ブリッジ回路１７０を構成する４つの素子１７１、１７２、１７３、１７４のうち、電源端子（Ｖｃｃ）に接続されている素子１７１、１７３を意味する。また、「ブリッジ回路の接地端子に接続された少なくとも２つの素子」とは、ブリッジ回路１７０を構成する４つの素子１７１、１７２、１７３、１７４のうち、接地端子（ＧＮＤ）に接続されている素子１７２、１７４を意味する。
【００６１】
「ブリッジ回路の電源端子に接続された少なくとも２つの素子」、すなわち、第１磁気センサ部１６２の電源端子（Ｖｃｃ）側の素子１７１と第２磁気センサ部１６４の電源端子（Ｖｃｃ）側の素子１７３の感磁方向を同じにすることが好ましい。また、上記同様、「ブリッジ回路の接地端子に接続された少なくとも２つの素子」、すなわち、第１磁気センサ部１６２の接地端子（ＧＮＤ）側の素子１７２と、第２磁気センサ部１６４の接地端子（ＧＮＤ）側の素子１７４の感磁方向を同じにすることが好ましい。ここで、素子１７１、１７２、１７３、１７４が固定層を有するＧＭＲもしくはＴＭＲである場合は、固定層の磁化方向が感磁方向となる。
【００６２】
第１の実施形態に係る磁気センサ１６０において、電源端子（Ｖｃｃ）に接続された少なくとも２つの素子１７１、１７３が同時に成膜され、及び／又は、接地端子（ＧＮＤ）に接続された少なくとも２つの素子１７２、１７４が同時に成膜されていてもよい。このように、素子１７１、１７３を同時に成膜し、及び／又は、素子１７２、１７４を同時に成膜することにより、ハーフブリッジ内の回路構成を同一にすることができる。そのため、オフセットの温度特性差を低減することができ、かつ磁界検出特性も揃っているため、極めて高性能の磁気センサを得ることができる。
また、本発明の第１の実施に係る磁気センサ１６０において、電源端子（Ｖｃｃ）に接続された少なくとも２つの素子１７１、１７３、及び、接地端子（ＧＮＤ）に接続された少なくとも２つの素子１７２、１７４、すなわち、ブリッジ回路１７０を構成する４つの素子１７１、１７２、１７３、１７４の全てが同時に成膜されていてもよい。
このように、ブリッジ回路１７０を構成する４つの素子１７１、１７２、１７３、１７４を同時に成膜することにより、一対ずつ別々に成膜する場合に比して、ハーフブリッジ内の回路構成を同一にすることができ、したがって、オフセットの温度特性差を低減することができ、極めて高性能の磁気センサを得ることができる。
【００６３】
ここで、「ブリッジ回路の電源端子に接続された少なくとも２つの素子」、及び／又は、「ブリッジ回路の接地端子に接続された少なくとも２つの素子」の「同時成膜」について詳細に説明する。
ここで、「同時成膜」とは、同一のバッチでスパッタやめっきなどの成膜処理を行い、形成されていることを示しており、複数の層を形成する場合は、それぞれの層において同一のバッチで形成していることを示す。同一のバッチで成膜することで、膜の厚さや組織などのばらつきを小さくできる。
２つの素子が「同時成膜」されたものであるか否かは、膜の断面を観察し、厚さと幅から面積を比較したり、形状を比較したり、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析）などによる組成分析、さらにＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）による組織観察などにより判断可能である。
【００６４】
（第２の実施形態）
以下に、第２の実施形態に係る漏電検出器２００について、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。第２の実施形態に係る漏電検出器２００の各要素について、特段の説明の無いものについては、第１の実施形態の対応する要素と同じ構成を有してもよい。
【００６５】
第２の実施形態に係る漏電検出器２００は、切欠き部２５０において、第２端面２４４の内周側の一部が突出して段付き部２５２を形成する点において、第１の実施形態に係る漏電検出器１００の切欠き部１５０とは異なる。
【００６６】
（検出コア）
図４は、第２の実施形態に係る漏電検出器２００の全体構成を示す概略断面図であり、図５は図４のＢ部の拡大図であり、切欠き部２５０を示す概略図である。図４および図５に示すように、第２の実施形態に係る漏電検出器２００の切欠き部２５０は、第２端面２４４の一部であって、検出コア２４０の内周側の部分が、第１端面２４２の方向に突出した段付き部２５２と、段付き部２５２の端面と第１端面２４２との間に形成されるエアギャップ部２５４と、第１端面２４２と第２端面２４４との間に形成される検出ギャップ部２５６とを有する。
【００６７】
段付き部２５２は、第２端面２４４の一部であって検出コア２４０の内周側の部分が第１端面２４２の方向に向かって突出する形態に限定されず、第１端面２４２の下部の一部が第２端面２４４の方向に向かって突出していてもよい。また、第１端面２４２と第２端面２４４の両方の一部であって、検出コア２４０の内周側である部分が、対向する端面に向かって突出していてもよい。また、段付き部２５２は、第１端面２４２（または第２端面２４４）の一部であって、検出コア２４０の外周側である部分が、対向する第２端面２４４（または第１端面２４２）に向かって突出していてもよい。段付き部２５２を含む検出コア２４０は、上下方向の任意の位置における円周方向の断面形状が、略同一となることが好ましい。このような形態であれば、検出コア２４０を板状の材料から打ち抜き成形して積層することにより作製する際に、使用する金型が１種類で作製することができるため、プロセスコストが抑制することができる。また、圧粉磁心のような粉末成型により作製する場合、段付き部２５２での成型密度の偏析が起こりにくく、検出コア２４０の厚みに関係なく金型の抜けが１回で済むため、好ましい。
【００６８】
エアギャップ部２５４は、段付き部２５２の端面と第１端面２４２との間に形成される形態に限定されず、段付き部２５２の端面と第２端面２４４との間に形成されてもよい。また、「段付き部２５２の端面と第１端面２４２（または第２端面２４４）との間に形成されるエアギャップ部２５４」とは、段付き部２５２の端面と第１端面２４２（または第２端面２４４）との間に、第１端面２４２（または第２端面２４４）から突出した第２段付き部がある場合には、「段付き部２５２の端面と第１端面２４２（または第２端面２４４）との間であって、第２段付き部を除いた部分」をいう。すなわち、エアギャップ部２５４は、検出コア２４０が突出した部分を含まず、空隙により構成される部分をいう。
【００６９】
「第１端面２４２と第２端面２４４との間に形成される検出ギャップ部２５６」とは、第１端面２４２と第２端面２４４との間において、段付き部２５２およびエアギャップ部２５４を除いた部分をいう。
ここで、検出ギャップ部２５６の寸法は、段付き部２５２の寸法およびエアギャップ部２５４の寸法よりも大きく、段付き部２５２の寸法とエアギャップ部２５４の寸法の合計と等しい。「段付き部２５２の寸法」、「エアギャップ部２５４の寸法」および「検出ギャップ部２５６の寸法」とは、当該部の、検出コア２４０の円周方向、すなわち、第１端面２４２から第２端面２４４に向かう方向における寸法をいう。また、「段付き部２５２の厚さ寸法」とは、段付き部２５２の先端における、円周方向に垂直な方向の寸法であって、検出コア２４０の半径方向の寸法をいう。
【００７０】
第２の実施形態に係る漏電検出器２００は、切欠き部２５０にこのような段付き部２５２を有することにより、往復電流によって作られる磁束は段付き部２５２により吸収され、段付き部２５２近傍では、往復電流に由来する勾配磁界を小さくすることができる。そのため、段付き部２５２の外側およびその近傍においては、磁気センサ２６０により検出される磁界における、往復電流成分に由来する勾配磁界の影響が小さくなり、漏電電流に由来する磁界成分を、往復電流に由来する磁界成分と分離して、より検出しやすくすることができる。ここで、「外側」とは、検出コア２４０を上面視して半径方向の外側に向かう方向を意味し、以下において同じである。
【００７１】
また、第２の実施形態に係る漏電検出器２００は、検出ギャップ部２５６の寸法よりも短い寸法を有するエアギャップ部２５４を有することにより、漏電電流が作る起磁力は検出ギャップ部２５６に集中する。漏電電流が作る起磁力をＩ、ギャップ部の寸法をｇ、ギャップ部の磁束密度をＢｇ、空気の透磁率をμ０とすると、Ｂｇ＝μ０・Ｉ／ｇで表される。検出ギャップ部２５６よりエアギャップ部２５４の方がギャップ部の寸法ｇが小さいため、前述の式のＢｇが大きくなり、エアギャップ部２５４に磁束が集中する。ため、エアギャップ部２５４およびその近傍には、漏電電流に由来する磁束が集中し、磁束密度が増加する。そのため、エアギャップ部２５４およびその近傍（外側など）においては、漏電電流に由来する磁界が強くなる。一方、漏電電流に由来する磁束は段付き部２５２により吸収されるため、段付き部２５２近傍においては、漏電電流に由来する勾配磁界は弱くなる。
従って、例えば、図５に示すように、第１磁気センサ部２６２を、エアギャップ部２５４の外側に配置し、かつ第２磁気センサ部２６４を段付き部２５２の外側に配置することにより、第１磁気センサ部２６２および第２磁気センサ部２６４により検出される磁界の差を検出することができ、より明確に漏電電流成分が作る磁界を検出することができる。
【００７２】
第２の実施形態に係る漏電検出器２００では、上面視して、第１磁気センサ部２６２の少なくとも一部がエアギャップ部２５４の外側にあれば、すなわち、側面視して、第１磁気センサ部２６２の少なくとも一部がエアギャップ部２５４にあれば、本発明に係る効果を得ることができる。前述のように、エアギャップ部２５４およびその近傍（例えば、外側等）では漏電電流に由来する磁界が強くなるため、第１磁気センサ部２６２の少なくとも一部がエアギャップ部２５４の上にあれば、第１磁気センサ部２６２においては、往復電流に由来する勾配磁界よりも、比較的強い漏電電流に由来する磁界を検出することができ、第２磁気センサ部２６４で検出される磁界との差分を演算することにより、漏電電流に由来する磁界成分を往復電流に由来する磁界成分と分離して明確に検出することができる。
図５に示すように、第１磁気センサ部２６２は、上面視してその全部がエアギャップ部２５４の外側に配置されることが好ましい。このような形態であれば、第１磁気センサ部２６２で検出される漏電電流に由来する磁界がより強くなるので、漏電電流に由来する磁界を往復電流に由来する磁界成分と分離してより明確に検出することができる。
【００７３】
（第３の実施形態）
以下に、第３の実施形態に係る漏電検出器３００について、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。第３の実施形態に係る漏電検出器３００の各要素について、特段の説明の無いものについては、第１の実施形態の対応する要素と同じ構成を有してもよい。
【００７４】
第３の実施形態に係る漏電検出器３００は、切欠き部３５０において、第１端面３４２および第２端面３４４の一部が突出して、第１段付き部３５２および第２段付き部３５３を形成する点において、第１の実施形態に係る漏電検出器１００の切欠き部１５０とは異なる。
【００７５】
（検出コア）
図６は、第３の実施形態に係る漏電検出器３００の全体構成を示す概略断面図であり、図７は図６のＣ部の拡大図であり、切欠き部３５０を示す概略図である。図６および図７に示すように、第３の実施形態に係る漏電検出器３００の切欠き部３５０は、第１端面３４２の一部であって検出コア３４０の内周側の部分が、第２端面３４４の方向に突出した第１段付き部３５２と、第２端面３４４の一部であって検出コア３４０の内周側の部分が、第１端面３４２の方向に突出した第２段付き部３５３と、第１段付き部３５２の端面と第２段付き部３５３の端面との間に形成されるエアギャップ部３５４と、第１端面３４２と第２端面３４４との間に形成される検出ギャップ部３５６とを有する。
【００７６】
第１段付き部３５２および第２段付き部３５３は、第１端面３４２および第２端面３４４の一部であって検出コア３４０の内周側の部分が突出する形態に限定されず、第１端面３４２および第２端面３４４の下部の一部が突出していてもよい。また、第１段付き部３５２および第２段付き部３５３は、第１端面３４２および第２端面３４４の一部であって、検出コア３４０の外周側である部分が突出していてもよい。第１段付き部３５２の形状と第２段付き部３５３の形状とは、エアギャップ部３５４を挟んで、略対称となるように構成されることが好ましい。また、第１段付き部３５２の先端部の端面と第２段付き部３５３の先端部の端面とは、対向する様に構成されることが好ましい。
【００７７】
「第１段付き部３５２の端面と第２段付き部３５３の端面との間に形成されるエアギャップ部３５４」とは、第１段付き部３５２（または第２段付き部３５３）の端面と第２端面３４４（または第１端面３４２）との間において、第２段付き部３５３（または第１段付き部３５２）を除いた部分をいう。すなわち、エアギャップ部３５４は、第１端面３４２と第２端面３４４との間において、第１端面３４２が突出した第１段付き部３５２と第２端面３４４が突出した第２段付き部３５３を含まず、空隙により構成される部分をいう。
【００７８】
「第１端面３４２と第２端面３４４との間に形成される検出ギャップ部３５６」とは、第１端面３４２と第２端面３４４との間において、第１段付き部３５２、第２段付き部３５３およびエアギャップ部３５４を除いた部分をいう。
ここで、検出ギャップ部３５６の寸法は、第１段付き部３５２の寸法、第２段付き部３５３の寸法およびエアギャップ部３５４の寸法よりも大きい。「第１段付き部３５２の寸法」、「第２段付き部３５３の寸法」および「エアギャップ部３５４の寸法」および「検出ギャップ部３５６の寸法」とは、当該部の、検出コア３４０の円周方向、すなわち、第１端面３４２から第２端面３４４に向かう方向における寸法をいう。また、「第１段付き部３５２（または第２段付き部３５３）の厚さ寸法」とは、第１段付き部３５２（または第２段付き部３５３）の先端における、円周方向に垂直な方向の寸法であって、検出コア３４０の半径方向の寸法をいう。
【００７９】
第３の実施形態に係る漏電検出器３００は、切欠き部３５０にこのような段付き部３５２、３５３を有することにより、往復電流によって作られる磁束は段付き部３５２、３５３により吸収され、段付き部３５２、３５３近傍では、往復電流に由来する勾配磁界を小さくすることができる。そのため、段付き部３５２、３５３の外側およびその近傍においては、磁気センサ３６０により検出される磁界における、往復電流成分に由来する勾配磁界の影響が小さくなり、漏電電流に由来する磁界成分を、往復電流に由来する磁界成分と分離して、より検出しやすくすることができる。
実際の製品では、磁気センサ３６０は、磁気センサの素子をパッケージングすることで大きくなる。そのため、磁気センサ３６０を切欠き部３５０に容易に配置するため、特に円周方向の寸法が短いエアギャップ部３５４の上に、第１磁気センサ部３６２を合わせて配置するためには、ある程度の空間があるほうが好ましい。
上述したように、第３の実施形態に係る検出コア３４０では、第１端面３４２および第２端面３４４の両方から、それぞれ第１段付き部３５２および第２段付き部３５３が対向する端面に向かって付き出している。そのため、第１段付き部３５２の寸法および第２段付き部３５３の寸法を調整することにより、エアギャップ部３５４の寸法を一定に保ちながら、切欠き部３５０内の円周方向におけるエアギャップ部３５４の形成位置を調整することができる。
これにより、例えば、第２端面３４４側の第２磁気センサ部３６４の端部から第１端面３４２側の第１磁気センサ部３６２までの距離が、第２段付き部３５３の寸法より大きく、かつ第２段付き部３５３の寸法とエアギャップ部３５４の寸法の合計より小さくなるように、第１段付き部３５２および第２段付き部３５３の寸法を予め設定しておけば、磁気センサ３６０を切欠き部３５０内に容易に設置することができる。すなわち、このような形態にすることで、磁気センサ３６０の端部が第２端面３４４に接触するように磁気センサ３６０を設置すれば、第１磁気センサ部３６２は、エアギャップ部３５４の上に自動的に配置されるため、位置合わせが容易となり、さらには、磁気センサ３６０が精度良く配置されることにより、漏電電流から生じる磁界成分をより精度良く検出することができる。
また、図７に示すように、第３の実施形態に係る検出コア３４０は、エアギャップ部３５４を介して、第１段付き部３５２および第２段付き部３５３の両方を有している。そのため、検出コア３４０は、エアギャップ部３５４から、第１端面３４２の方向および第２端面３４４の方向のどちらの方向にも、磁気センサ３６０を設けるための十分に広い空間を有することができる。そのため、パッケージングにより磁気センサ３６０が大きくなった場合であっても、磁気センサ３６０を設置する位置を調整することにより、第１磁気センサ部３６２をエアギャップ部３５４の上に配置することができ、漏電電流を精度良く検出することができる。
またこのように、磁気センサ３６０を設けるための十分に広い空間を有することにより、エアギャップ部３５４の寸法を小さくした場合であっても、磁気センサ３６０を設置する位置を調整することにより、第１磁気センサ部３６２をエアギャップ部３５４の上に配置することができる。そのため、エアギャップ部３５４の寸法を小さくして、切欠き部３５０における漏電電流に起因する磁束密度を高めた場合であっても、第１磁気センサ部３６２をエアギャップ部３５４の上に配置することができるので、漏電電流が微小であっても、精度よくかつ高感度で検出することができる。
【００８０】
また、第３の実施形態に係る漏電検出器３００は、検出ギャップ部３５６の寸法よりも短い寸法を有するエアギャップ部３５４を有することにより、漏電電流が作る起磁力は検出ギャップ部３５６に集中する。漏電電流が作る起磁力をＩ、ギャップ部の寸法をｇ、ギャップ部磁束密度をＢｇ、空気の透磁率をμ０とすると、Ｂｇ＝μ０・Ｉ／ｇで表される。検出ギャップ部３５６よりエアギャップ部３５４の方がギャップ部の寸法ｇが小さいため、前述の式のＢｇが大きくなり、エアギャップ部３５４に磁束が集中する。ため、エアギャップ部３５４およびその近傍には、漏電電流に由来する磁束が集中し、磁束密度が増加する。そのため、エアギャップ部３５４およびその近傍（外側など）においては、漏電電流に由来する磁界が強くなる。一方、漏電電流に由来する磁束は段付き部３５２、３５３により吸収されるため、段付き部３５２、３５３近傍においては、漏電電流に由来する勾配磁界は弱くなる。
従って、例えば、図７に示すように、第１磁気センサ部３６２を、エアギャップ部３５４の外側に配置し、かつ第２磁気センサ部３６４を第２段付き部３５３の外側に配置することにより、第１磁気センサ部３６２および第２磁気センサ部３６４により検出される磁界の差を検出することができ、より明確に漏電電流成分が作る磁界を検出することができる。第１磁気センサ部３６２および第２磁気センサ部３６４の配置は、この形態に限定されず、第１磁気センサ部３６２が第１段付き部３５２の外側に配置され、第２磁気センサ部３６４がエアギャップ部３５４の外側に配置されてもよい。
【００８１】
第３の実施形態に係る漏電検出器３００では、上面視して、第１磁気センサ部３６２の少なくとも一部がエアギャップ部３５４の外側にあれば、すなわち、側面視して、第１磁気センサ部３６２の少なくとも一部がエアギャップ部３５４にあれば、本発明に係る効果を得ることができる。前述のように、エアギャップ部３５４およびその近傍（例えば、外側等）では漏電電流に由来する磁界が強くなるため、第１磁気センサ部３６２の少なくとも一部がエアギャップ部３５４の上にあれば、第１磁気センサ部３６２においては、往復電流に由来する勾配磁界よりも、比較的強い漏電電流に由来する磁界を検出することができ、第２磁気センサ部３６４で検出される磁界との差分を演算することにより、漏電電流に由来する磁界成分を往復電流に由来する磁界成分と分離して明確に検出することができる。
図７に示すように、第１磁気センサ部３６２は、上面視してその全部がエアギャップ部３５４の外側に配置されることが好ましい。このような形態であれば、第１磁気センサ部３６２で検出される漏電電流に由来する磁界がより強くなるので、漏電電流に由来する磁界を往復電流に由来する磁界成分と分離してより明確に検出することができる。
【実施例】
【００８２】
図１４の形状の検出コア４４０および磁気シールド材（円筒シールド４２０及び円盤シールド４３０）を、軟質磁性体の７８Ｎｉ−４．５Ｍｏ−３．５Ｃｕ−Ｆｅ材（パーマロイＣ）ブロックからワイアーカットにて切り出し、磁性焼鈍として乾水素雰囲気において１１００℃で３時間の加熱後、６００℃〜４００℃間を１００℃／ｈｒで制御冷却し、冷却後取り出したものを構成部材として用いた。焼鈍後の磁気特性は、初透磁率μｉ＝１５０，０００，Ｂｓ＝０．６５Ｔであった。次に、樹脂部材を用いて前記軟質磁性体（検出コア４４０、及び円盤シールド４３０、及び円筒シールド４２０）を所定の位置関係に配置して固定した。
【００８３】
次に、検出コア４４０および円筒シールド４２０の中央部に直径３ｍｍの導線４１０を２本、中心間隔４ｍｍを保って挿入し、±１００Ａの往復電流および±１０ｍＡの貫通電流（すなわち、漏電電流）を印加して、検出ギャップ４５６内段付き高さ０．２ｍｍ位置での磁束密度分布を、微小磁界測定器（ＬａｋｅＳｈｏｒｅ社製ｍｏｄｅｌ４５５型磁界測定器（測定範囲０．２ｎＴ〜３５Ｔ））を用いて測定した。その結果を図１５に示す。磁気センサを図に示す位置（磁気センサ１（すなわち、第１磁気センサ部）を段付き部の先端から対向ギャップ部（すなわち、エアギャップ）へ０．４mm出た位置と、磁気センサ２（すなわち、第２磁気センサ部）を段付き部先端から内部（すなわち、段付き部）へ０．６mm入った位置）に装着した場合、２か所の出力の差分を演算すると、往復電流の向きに影響されず、貫通電流１０ｍＡで、６．５μＴ／ｍｍの差分磁界が得られた。
【００８４】
次に、この検出位置に磁気センサ１として幅１０μｍ、長さ５００μｍのスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子（ＳＶ−ＧＭＲ素子）を２個、固定層磁化方向がギャップ長方向で互いに反平行（固定双方向が１８０°異なる）な素子を直列接続し、一方の端子を電源、他方の端子を接地端子（ＧＮＤ）とし、中点出力をセンサ出力１とした。そして、ギャップ長方向に１ｍｍ離れた位置に磁気センサ１と同じ構成の磁気センサ２を配置した。これらの磁気センサ１および２は同一のシリコンチップ上に製膜したもの、即ち同一平面上に同一成膜にて形成された素子を用いた。この磁気センサは、検出方向（感磁軸方向）と直角にバイアス磁界が印加されており（バイアス機構は省略）、検出感度は電源電圧５Ｖのときに５０μＶ／μＴである。この素子チップを用いてＧＭＲ素子側を検出コア側に向けて、ＧＭＲ素子と段付き部の距離が０．２ｍｍになるように固定し、電流検出特性を測定した。貫通電流（漏電電流成分）が±１０ｍＡで、往復電流±１００Ａを印加した時、２つの磁気センサの出力の差は０．３２５ｍＶで、ノイズレベルは０．０２ｍＶであり、Ｓ／Ｎ比が１０倍以上で検出が可能であった。また、往復電流の向きを逆転しても検出出力は維持されており往復電流の影響をほとんど受けないことを確認した。
【００８５】
次に、外乱要因として、地磁気に相当する４０μＴの磁界をヘルムホルツコイルにて検出ギャップ長方向（すなわち、検出コア４４０の円周方向）に印加した場合の検出ギャップ４５６内への磁界の侵入量を測定した。その結果を図１６に示す。図１６に示すように検出ギャップ４５６内への地磁気の侵入は１／１００以下に抑えられており、良好な磁気シールド性能を示した。この侵入量を、例えば往復電流±５０Ａの条件の電流検出時の磁界分布と重ねると、図１７のように地磁気による影響は無視できるレベルであることが判明した。
【符号の説明】
【００８６】
１００、２００、３００、４００：漏電検出器
１１０、２１０、３１０、４１０：電流線
１２０、２２０、３２０、４２０：円筒シールド
１３０、２３０、３３０、４３０：円盤シールド
１４０、２４０、３４０、４４０：検出コア
１４２、２４２、３４２：第１端面
１４４、２４４、３４４：第２端面
１５０、２５０、３５０：切欠き部
１５２、２５２、３５２、３５３：段付き部
１５４、２５４、３５４：エアギャップ部
１５６、２５６、３５６、４５６：検出ギャップ部
１６０、２６０、３６０：磁気センサ
１６２、２６２、３６２：第１磁気センサ部
１６４、２６４、３６４：第２磁気センサ部
１６６、２６６、３６６：基板
１７０、２７０、３７０：回路
１７１、２７１、３７１：素子
１７２、２７２、３７２：素子
１７３、２７３、３７３：素子
１７４、２７４、３７４：素子
【図１】
0006597076.tif 000002
【図２】
0006597076.tif 000003
【図３】
0006597076.tif 000004
【図４】
0006597076.tif 000005
【図５】
0006597076.tif 000006
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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