(57)【要約】【課題】本発明は、１つの検出素子を用いて多系統の被測定電流を検出するようにする。【解決手段】本発明は、コア２の磁気ギャップ内にホール素子１が配置され、コア２に各系統に対応するコイル３１及び３２が並列に巻き回され、各コイル３１及び３２にはそれぞれ各系統の被測定電流が直列に入力される。各系統の被測定電流の加算値に対応する検出電圧がホール素子１から端子１５及び１６を介して出力され、出力された検出電圧が増幅器２１で増幅され、Ａ／Ｄ変換器２２でデジタルの検出データに変換された後、ＣＰＵ２３に供給される。ＣＰＵ２３は、検出電圧値に基づいて各系統の被測定電流が正常であるか否かを判断することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象となる複数系統の電流の大きさを測定する電流測定装置であって、
複数系統の上記電流が入力される各系統のコイルを並列に磁気結合する磁気結合手段と、
上記磁気結合手段の磁気ギャップ内に設けられ、複数系統の上記コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と
を具えることを特徴とする電流測定装置。
【請求項２】
上記磁気結合手段は上記磁気ギャップを有する強磁性体コアであり、複数の上記コイルは、上記強磁性体コアに並列に巻き回され、各コイルの巻数は、上記コイルに流れる電流の大きさ及び上記電流検出手段の検出感度に応じて設定される
ことを特徴とする請求項１に記載の電流測定装置。
【請求項３】
上記各コイルに流れる電流の方向は、当該各コイルによって発生される磁束が互いに打ち消し合う方向に調整される
ことを特徴とする請求項１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し、例えば、複数系統の電流の加算値又は減算値を検出する電流測定装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被測定電流を測定する場合、被測定電流が流れる経路上に直列に抵抗を挿入し、抵抗による電圧降下を測定するものや、ホール素子を用いて、被測定電流によって発生する磁界の大きさを測定するものがある。
【０００３】
また、被測定電流が流れている導体を磁性体コアに対して電磁的に結合し、磁性体コアの空隙領域内に設けられた磁電変換素子により、空隙領域内に発生する磁束の大きさに基づいて被測定電流の大きさを測定するものがあり、この磁性体コアを強磁性体薄板が積層された構成とし、各強磁性体薄板の位置関係を１枚おきに互いにずらすことにより、各種の空隙空間を形成して、空隙領域内に発生する磁束の大きさを一定範囲に保つことができるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】実開平６−１８９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、検出素子として抵抗を用いる場合、電圧降下による損失が発生するという問題があった。また、被測定電流がアンプ等から出力される音声信号である場合、音質が低下するという問題があった。また、１系統に１つの検出素子が必要となるため、多系統の電流を測定する場合、占有体積が増大するという問題があった。
【０００５】
一方、検出素子としてホール素子を用いる場合、電圧降下による損失はないが、多系統の電流を測定するためには各系統毎に１つのホール素子が必要となり、占有体積が増大し、かつコストが増大するという問題があった。
【０００６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、多系統の被測定電流を電流検出手段により簡易に検出し得る電流測定装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するため本発明の電流測定装置においては、測定対象となる複数系統の電流の大きさを測定する電流測定装置であって、複数系統の電流が入力される各系統のコイルを並列に磁気結合する磁気結合手段と、磁気結合手段の磁気ギャップ内に設けられ、複数系統のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段とを設けるようにした。
【０００８】
これにより、複数系統の電流が入力される各系統のコイルを並列に磁気結合する磁気結合手段の磁気ギャップ内に設けられた電流検出手段によって複数系統のコイルに流れる電流を簡易に検出することができるので、１つの電流検出手段により占有面積を最小限に抑えることができる。
【０００９】
また、磁気結合手段は磁気ギャップを有する強磁性体コアであり、複数のコイルは、強磁性体コアに並列に巻き回され、各コイルの巻数は、コイルに流れる電流の大きさ及び電流検出手段の検出感度に応じて設定されるようにすることができる。
【００１０】
また、各コイルに流れる電流の方向は、各コイルによって発生される磁束が互いに打ち消し合う方向に調整されるようにすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数系統の電流が入力される各系統のコイルを並列に磁気結合する磁気結合手段の磁気ギャップ内に設けられた電流検出手段によって複数系統のコイルに流れる電流を簡易に検出することができるので、１つの電流検出手段により占有面積を最小限に抑えることができ、かくして装置のコストを抑えるとともに、電流検出手段の占有面積を最小限に抑え得る電流測定装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１３】
（１）第１の実施の形態
（１−１）電流測定装置の全体構成
図１において、１００は全体として本発明の電流測定装置を示し、強磁性体コア（以下では単にコアと記載する）２には、コイル３１及び３２が並列に巻き回され、コア２の磁気ギャップ部分にはホール素子１が設けられている。ホール素子１は端子１７及び１８を介して駆動電流源２４に接続されると共に、端子１５及び１６を介して増幅器２１に接続されている。
【００１４】
従って、ホール素子１には、端子１７及び１８を介して駆動電流源２４から駆動電流が供給されるようになされている。また、ホール素子１によって検出された検出電圧は、端子１５及び１６を介して増幅器２１に供給されるようになされている。
【００１５】
増幅器２１は、Ａ／Ｄ(Analog/Digital)変換器２２に接続され、Ａ／Ｄ変換器２２はＣＰＵ（Central Processing Unit）２３に接続されている。従って、ホール素子１から増幅器２１に入力された検出電圧は、当該増幅器２１において所定レベルに増幅され、その結果得られる検出電圧がＡ／Ｄ変換器２２に供給されるようになされている。
【００１６】
また、増幅器２１からＡ／Ｄ変換器２２に供給された検出電圧は、Ａ／Ｄ変換器２２においてデジタルの検出データに変換され、ＣＰＵ２３に供給されるようになされている。ＣＰＵ２３は、Ａ／Ｄ変換器２２より供給されたデジタルの検出データに基づいて、被測定電流値が正常であるか否かを判定し、その判定結果をシステム制御出力として出力するようになされている。
【００１７】
（１−２）コイルの構成
コア２の磁気ギャップには、コイル３１及び３２に流れる被測定電流の大きさの加算値に対応する磁束密度を有する磁界が発生する。このときホール素子１は、この磁気ギャップ内に発生した磁界の磁束密度と、駆動電流源２４から供給される駆動電流の大きさに比例した検出電圧を出力するようになされている。
【００１８】
例えばコイル３１の端子４１が図示しない電源に接続され、端子４２が図示しないアンプに接続され、その電源及びアンプ間を結ぶ第１の系統（ＣＨ１）のライン上にコイル３１が直列に接続される。即ち、第１の系統の被測定電流が全て端子４１から入力し、コイル３１を通って端子４２からアンプ（図示せず）へ出力されるようになされている。
【００１９】
同様に、コイル３２の端子４３についても図示しない電源に接続され、端子４４が図示しないアンプに接続され、その電源及びアンプ間を結ぶ第２の系統（ＣＨ２）のライン上にコイル３２が直列に接続される。即ち、第２の系統の被測定電流が全て端子４３から入力され、コイル３２を通って端子４４からアンプ（図示せず）へ出力されるようになされている。
【００２０】
従って、コア２の磁気ギャップには、コイル３１に流れる被測定電流と、コイル３２に流れる被測定電流の加算値に対応する磁束密度の磁界が発生し、ホール素子１は、コイル３１に流れる被測定電流とコイル３２に流れる被測定電流の加算値に対応する検出電圧を出力することになる。なお、コア２には、磁気飽和を上限としたダイナミックレンジの制約がある。
【００２１】
増幅器２１は、ホール素子１が出力する検出電圧を増幅し、Ａ／Ｄ変換器２２に供給するようになされている。Ａ／Ｄ変換器２２は、増幅器２１から供給された検出電圧をデジタルの検出データに変換し、この検出データをＣＰＵ２３に供給するようになされている。
【００２２】
ＣＰＵ２３は、Ａ／Ｄ変換器２２より供給された検出データに基づいて、被測定電流の大きさが正常であるか異常であるかを判別するようになされている。例えば、ＣＰＵ２３が、所定の基準となる閾値を予め設定しておき、検出データによって表される検出電圧の大きさが閾値を超えるか否かに基づいて、被測定電流が異常であるか否かを判断するようになされている。
【００２３】
上述したように、コイル３１には第１の系統の被測定電流が流れ、コイル３２には、第２の系統における被測定電流が流れる。これにより、コア２の磁気ギャップには、第１の系統における被測定電流の大きさと、第２の系統の被測定電流の大きさとの加算結果に対応した磁束密度の磁界が発生する。
【００２４】
ホール素子１は、コア２の磁気ギャップに発生した磁界の磁束密度と、駆動電流源２４から供給された駆動電流の大きさとに対応した検出電圧を端子１５及び１６を介して出力する。
【００２５】
また電流測定装置１００では、コイル３１の巻数と、コイル３２の巻数との比（巻数比）に応じて、ホール素子１が出力する検出電圧の値を変化させることができる。例えば、コイル３２に流れる被測定電流の大きさが一定であれば、コイル３２の巻数を増加させることにより、磁気ギャップ内に発生する磁界の磁束密度を上げることができる。従って、コイル３２に流れる被測定電流がコイル３１に流れる被測定電流より小さい場合、コイル３２の巻数を増加させることによって磁束密度を上げ、被測定電流の大小に拘わらず、磁束密度を一定の大きさにすることができる。
【００２６】
図２は、各系統（この例では、第１の系統（１ＣＨ）及び第２の系統（２ＣＨ））の被測定電流に対する正常時の電流値及び異常時の電流値をそれぞれ示すグラフである。ここでは、被測定電流は直流であるものとしている。縦軸は電流の大きさを表し、横軸は時間を表している。時刻ｔ０から時刻ｔ１までは正常であり、第１の系統における電流値は２アンペア［Ａ］、第２の系統における電流値は１［Ａ］となっている。時刻ｔ１から時刻ｔ２までは異常であり、第２の系統における電流値が１［Ａ］から２［Ａ］へ増加している。
【００２７】
この電流測定装置１００では、被測定電流の大きさに応じて、コイル３１、３２の巻数を適宜調整することができる。具体的には、例えば、第１の系統における被測定電流の大きさが第２の系統における被測定電流の大きさの２倍であるとき、第２の被測定電流が流れるコイル３２の巻数をコイル３１の巻数の２倍にすることにより、検出電圧に及ぼす影響を等しくすることができる。
【００２８】
図３は、第１の系統（ＣＨ１）におけるコイル３１の巻数と、第２の系統（ＣＨ２）におけるコイル３２の巻数との比（巻数比）が１対１の場合にホール素子１から出力される検出電圧の値を示すグラフである。縦軸は検出電圧、横軸は時間を表している。時刻ｔ０から時刻ｔ１までは、検出電圧の値は３（＝２＋１）ボルト［Ｖ］であり、閾値（例えば、３［Ｖ］と４［Ｖ］の間の３．５［Ｖ］）より小さいため正常と判断される。一方、時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、コイル３２に流れる被測定電流の値が増加したのに伴い、検出電圧の値も３［Ｖ］から４（＝２＋２）［Ｖ］へ増大し、閾値を超えることになるため異常と判断される。
【００２９】
図４は、第１の系統（ＣＨ１）におけるコイル３１の巻数と、第２の系統（ＣＨ２）におけるコイル３２の巻数との比（巻数比）が１対２の場合にホール素子１から出力される検出電圧の値を示すグラフである。縦軸は検出電圧、横軸は時間を表している。コイル３２の巻数が２倍になったため、ホール素子１が検出する検出電圧値に与える影響は２倍になっている。時刻ｔ０から時刻ｔ１までは、検出電圧の値は４（＝２＋２）ボルト［Ｖ］であり、閾値（例えば、４［Ｖ］と６［Ｖ］の間の５［Ｖ］）より小さいため正常とされる。一方、時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、コイル３２に流れる被測定電流の値が増加したのに伴い、検出電圧の値も４［Ｖ］から６（＝２＋４）［Ｖ］に増大し、閾値を超えることになるため異常と判断される。
【００３０】
このように、第２の系統におけるコイル３２の巻数が第１の系統におけるコイル３１の巻数の２倍となっているため、コイル３２に流れる被測定電流の増加がホール素子１の検出電圧に及ぼす影響も２倍となる。そのため、必要なダイナミックレンジも大きくなっているが、閾値の設定可能な範囲が図３の場合と比較して大きく（２倍に）なっており、閾値の設定がし易くなっている。
【００３１】
図５は、第１の系統（ＣＨ１）におけるコイル３１の巻数と、第２の系統（ＣＨ２）におけるコイル３２の巻数との比（巻数比）が１対２であり、かつ、コイル３１とコイル３２とが被測定電流に対して互いに逆極性接続されている場合に、ホール素子１から出力される検出電圧の値を示すグラフである。縦軸は検出電圧、横軸は時間を表している。
【００３２】
時刻ｔ０から時刻ｔ１までは、検出電圧の値は、コイル３１のみによって生じると予想される検出電圧の値２［Ｖ］と、コイル３２のみによって生じると予想される検出電圧の値−２［Ｖ］を加算して得られる０ボルト［Ｖ］であり、閾値（例えば、０［Ｖ］と−２［Ｖ］の間の−１［Ｖ］）より大きいため正常とされる。一方、時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、コイル３２に流れる被測定電流の値が増加したのに伴い、検出電圧の値も０［Ｖ］から−２（＝２＋（−４））［Ｖ］に低下している。
【００３３】
このように、コイル３１とコイル３２とを被測定電流に対して互いに逆極性接続することにより、必要なダイナミックレンジを図４の場合と比較して小さくすることができると共に、閾値設定が可能な範囲を図３の場合と比較して大きく（２倍に）することができる。
【００３４】
ここで、コイル３２とコイル３１とが被測定電流に対して逆極性接続されているとは、コイル３１によってコア２の磁気ギャップに生じる磁束の方向と、コイル３２によってコア２の磁気ギャップに生じる磁束の方向とが互いに逆方向となるように、コイル３１に対して第１の系統における被測定電流が流され、コイル３２に対して第２の系統における被測定電流が流されるということである。
【００３５】
このように電流測定装置１００では、各系統のコイル３１及び３２の巻数を各系統の被測定電流の大きさに応じて調整し、かつ、各コイル３１、３２を互いに逆極性接続とすることにより、ホール素子１による検出電圧の値が正常時には０となるようにすることができる。
【００３６】
図１の例では、コイル３１に流れる第１の系統における被測定電流が増大する異常が発生した場合、ホール素子１の検出電圧の値がプラスとなり、コイル３２に流れる第２系統における被測定電流が増大する異常が発生した場合、ホール素子１の検出電圧の値がマイナスとなる。
【００３７】
従って電流測定装置１００では、いずれの系統の被測定電流が増大したかを判別することができる。また電流測定装置１００では、必要なダイナミックレンジを小さくすると共に、閾値設定が可能な範囲を大きくすることができる。
【００３８】
さらに電流測定装置１００では、そのダイナミックレンジを小さくすることにより、装置全体のコストを下げることができる。また、閾値設定可能範囲を大きくすることにより、閾値の設定を容易にすると共に、装置全体のコストを下げることができる。
【００３９】
（１−３）第１の実施の形態における実装例
図１との対応部分に同一符号を付した図６では、電流測定装置１００（図１）が実装された電流測定装置モジュール１５０を示しており、図６（Ａ）は平面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）を下方から見た側面図である。この電流測定装置モジュール１５０において、ホール素子１は、小基板４上に配置され、小基板４には、ホール素子１の検出電圧が出力されるピン端子７１、７２（端子１５及び１６に対応）と、ホール素子１に駆動電流を供給するためのピン端子７３、７４（端子１７及び１８に対応）が設けられている。
【００４０】
小基板４は、電気絶縁性を有し、各部を固定するためのいわゆるベースボビン３に固定され、コア２は電気絶縁性を有する支持部６を介してベースボビン３とコア２との間に所定の間隔が生じるように当該ベースボビン３に対して固定される。この間隔は、コア２に巻き回されたコイル３１及び３２の厚み分以上とされている。
【００４１】
また、各コイル３１及び３２の間には、電気絶縁性を有するいわゆるベースボビンセパレータ部５が設けられ、コイル３１及び３２が互いに短絡しないように考慮されている。また、コイル３１及び３２は、コア２を覆うように設けられた電気絶縁性を有する絶縁カバー９０上に巻き回され、コア２に直接触れることがないように考慮されている。コイル３１にはピン端子８１及び８２（端子４１及び４２に対応）が、コイル３２には、ピン端子８３及び８４（端子４３及び４４に対応）がそれぞれ接続され、第１の系統における被測定電流がコイル３１に供給され、第２の系統における被測定電流がコイル３２に供給されるようになされている。
【００４２】
また、この電流測定装置モジュール１５０ではホール素子１が配置された小基板４に設けられたピン端子１５乃至１８と、コア２の絶縁カバー９０上に巻き回されたコイル３１及び３２のピン端子４１乃至４４とが同一平面上に配置されていることにより、全体として薄型化及び小型化を図ることができるようになされている。
【００４３】
（１−４）第１の実施の形態における動作及び効果
以上の構成において、電流測定装置１００では、コイル３１及び３２に供給された被測定電流により、コア２の磁気ギャップ内には、被測定電流及びコイル３１、３２の巻数に比例した大きさの磁束密度を有する磁界が発生し、ホール素子１より駆動電流源２４から供給される駆動電流の大きさに比例した検出電圧が出力される。
【００４４】
従って電流測定装置１００では、ホール素子１による検出電圧を端子１５及び１６から増幅器２１、Ａ／Ｄ変換器２２を介してデジタルの検出データとしてＣＰＵ２３へ供給し、当該ＣＰＵ２３により、その検出データに基づいて被測定電流が正常であるか否かを検出することが出来る。
【００４５】
実際上、電流測定装置１００では、各系統のコイル３１及び３２の巻数を各系統の被測定電流の大きさに応じて調整し、かつ、各コイル３１、３２を互いに逆極性接続とすることにより、ホール素子１による検出電圧の値が正常時には０となるようにすることができる。
【００４６】
そして電流測定装置１００は、コイル３１及び３２に供給される被測定電流の大きさの変化に応じてホール素子１より出力される検出電圧がプラス側又はマイナス側へ変化するので、コイル３１に流れる第１の系統における被測定電流が増大する異常が発生した場合、ホール素子１の検出電圧の値がプラスとなり、コイル３２に流れる第２系統における被測定電流が増大する異常が発生した場合、ホール素子１の検出電圧の値がマイナスとなって、いずれの系統の被測定電流が増大して異常が発生したかを判別することができる。
【００４７】
なお電流測定装置１００は、検出電圧の値がプラス側及びマイナス側のいずれに変化するかは、被測定電流の変化の仕方や、コイル３１及び３２の巻数、逆極性接続の仕方等によって異なるが、図１乃至図５に示した例では、コイル３１に供給される第１の系統における被測定電流が大きくなると検出電圧がプラス側に変化し、コイル３１に供給される第２の系統における被測定電流が大きくなると、検出電圧がマイナス側に変化する。
【００４８】
以上の構成によれば、電流測定装置１００では、コイル３１及び３２に供給される被測定電流の大きさの変化に応じてホール素子１より出力される検出電圧を閾値と比較することにより、第１の系統又は第２の系統における被測定電流の異常を容易に判別することができる。
【００４９】
（１−５）第１の実施の形態における変形例
なお、上述の実施の形態においては、ホール素子１を用いた電流測定装置１００を構成するようにしたが、これに限らず、被測定電流が交流の場合、図１との対応部分に同一符号を付した図７に示すように、ホール素子１の代わりに、検出コイル６０を用いた電流測定装置２００を構成するようにすることができる。
【００５０】
この電流測定装置２００は、２系統の被測定電流（交流）を検出する例を示し、検出コイル６０と、コア２と、各系統の被測定電流が流れるコイル３１、３２と、検出コイル６０の検出電圧が出力される端子６１及び６２とから構成されている。
【００５１】
電流測定装置２００では、検出コイル６０は、コア２の磁気ギャップ内に発生する磁界の磁束密度が変化すると、電磁誘導の法則により磁束密度の変化に応じた起電力を発生する。この起電力を検出電圧として端子６１及び６２から出力するようになっている。
【００５２】
なお、この電流測定装置２００では、２系統の被測定電流がそれぞれ入力される２つのコイル３１及び３２がコア２に対して並列に巻き回され、コイル３１の巻数に対してコイル３２の巻数が２倍に設定されている。
【００５３】
また電流測定装置２００は、コイル３１の端子４１及び４２が第１の系統（ＣＨ１）のライン上に直列に接続され、コイル３２の端子４３及び４４が第２の系統（ＣＨ２）のライン上に直列に接続されている。このような構成の電流測定装置２００では、検出コイル６０を介して各系統の被測定電流（交流）の異常を検出することができる。
【００５４】
また、図６との対応部分に同一符号を付した図８に示すように、図６に示した電流測定装置モジュール１５０に対してホール素子１にアンプ７が設けられた電流測定装置モジュール１６０を構成することもできる。
【００５５】
この電流測定装置モジュール１６０において、ホール素子１は、小基板４上に配置され、小基板４には、ホール素子１の検出電圧が出力されるピン端子７１及び７２（端子１５及び１６に対応）と、ホール素子１に駆動電流を供給するためのピン端子７３及び７４（端子１７及び１８に対応）が設けられている。
【００５６】
さらに電流測定装置モジュール１６０では、ホール素子１に対して検出アンプ７が設けられ、ホール素子１が出力する検出電圧を増幅してピン端子７１及び７２から出力するようになされている。
【００５７】
なお電流測定装置モジュール１６０におけるその他の構成は、図６に示した電流測定装置モジュール１５０の場合と同様であるのでその説明は省略する。電流測定装置モジュール１６０では、検出アンプ７を設けることにより、ホール素子１から出力される検出電圧の値を大きくすることができ、また検出電圧の値を増幅する検出アンプ７を小基板４上に設けることにより、電流測定装置モジュール１５０の増幅器２１を削減することが可能となり、電流測定装置モジュール１６０全体の小型化及び低コスト化を実現することができる。
【００５８】
（２）第２の実施の形態
（２−１）電流測定装置の全体構成
図９において、３００は全体として電流測定装置を示し、コア２には、コイル３１乃至３４が並列に巻き回され、コア２の磁気ギャップ部分にはホール素子１が設けられている。このホール素子１は端子１７及び１８を介して駆動電流源２４（図１）に接続されると共に、端子１５及び１６を介して増幅器２１（図１）に接続されている。その他の構成及び動作は、図１に示した第１の実施の形態の場合と同様であるので、ここでは、図１に示した増幅器２１、Ａ／Ｄ変換器２２、ＣＰＵ２３及び駆動電流源２４の図示及び説明は省略する。
【００５９】
従って、ホール素子１には、端子１７及び１８を介して駆動電流源２４から駆動電流が供給されるようになされている。また、ホール素子１によって検出された検出電圧は、端子１５及び１６を介して増幅器２１へ供給されるようになされている。
【００６０】
（２−２）コイルの構成
コア２の磁気ギャップには、コイル３１乃至３４に流れる被測定電流の大きさの加算値に対応する磁束密度を有する磁界が発生する。ホール素子１は、この磁気ギャップ内に発生した磁界の磁束密度と、駆動電流源２４から供給される駆動電流の大きさに比例した検出電圧を出力するようになされている。
【００６１】
例えばコイル３１の端子４１が図示しない電源に接続され、端子４２が図示しないアンプに接続され、その電源及びアンプ間を結ぶ第１の系統（ＣＨ１）のライン上にコイル３１が直列に接続される。即ち、第１の系統の被測定電流が全て端子４１から入力し、コイル３１を通って端子４２からアンプ（図示せず）へ出力されるようになされている。
【００６２】
同様に、コイル３２の端子４３についても図示しない電源に接続され、端子４４が図示しないアンプに接続され、その電源及びアンプ間を結ぶ第２の系統（ＣＨ２）のライン上にコイル３２が直列に接続される。即ち、第２の系統の被測定電流が全て端子４３から入力され、コイル３２を通って端子４４からアンプ（図示せず）へ出力されるようになされている。
【００６３】
またコイル３３の端子４５が図示しない電源に接続され、端子４６が図示しないアンプに接続され、その電源及びアンプ間を結ぶ第３の系統（ＣＨ１）のライン上にコイル３１が直列に接続される。即ち、第３の系統の被測定電流が全て端子４５から入力し、コイル３３を通って端子４６からアンプ（図示せず）へ出力されるようになされている。
【００６４】
同様に、コイル３４の端子４７が図示しない電源に接続され、端子４８が図示しないアンプに接続され、その電源及びアンプ間を結ぶ第４の系統（ＣＨ１）のライン上にコイル３４が直列に接続される。即ち、第４の系統の被測定電流が全て端子４７から入力し、コイル３４を通って端子４８からアンプ（図示せず）へ出力されるようになされている。
【００６５】
従って、コア２の磁気ギャップには、コイル３１に流れる被測定電流と、コイル３２に流れる被測定電流と、コイル３３に流れる被測定電流と、コイル３４に流れる被測定電流との加算値に対応する磁束密度の磁界が発生し、ホール素子１は、コイル３１に流れる被測定電流とコイル３２に流れる被測定電流とコイル３３に流れる被測定電流とコイル３４に流れる被測定電流との加算値に対応する検出電圧を出力することになる。
【００６６】
その際、電流測定装置３００では各コイル３１乃至３４の巻数を考慮する必要がある。具体的には、コイル３１、３４の巻数に対して、コイル３２、３３の巻数が２倍であるとすると、コイル３１に流れる被測定電流の値と、コイル３２に流れる被測定電流の値に２を乗じた値と、コイル３３に流れる被測定電流の値に２を乗じた値と、コイル３４に流れる被測定電流の値とを加算した加算値に対応する検出電圧が出力されることになる。
【００６７】
図１０は、各系統（この例では、第１の系統（１ＣＨ）と第２の系統（２ＣＨ）と第３の系統（３ＣＨ）と第４の系統（４ＣＨ））の各被測定電流の正常時の電流値と、異常時の電流値をそれぞれ示し、ここでは、被測定電流は直流であるものとしている。縦軸は電流の大きさを表し、横軸は時間を表している。
【００６８】
この場合、時刻ｔ０から時刻ｔ１までは正常であり、第１の系統の電流値と第４の系統の電流値はそれぞれ２アンペア［Ａ］、第２の系統の電流値と第３の系統の電流値はそれぞれ１［Ａ］となっている。時刻ｔ１から時刻ｔ２までは異常であり、第２の系統の電流値だけが１［Ａ］から２［Ａ］へ増加している。
【００６９】
上述したように電流測定装置３００では、被測定電流の大きさに応じて、コイル３１乃至３４の巻数をそれぞれ適宜調整することができる。具体的には、例えば、第１の系統における被測定電流及び第４の系統における被測定電流の大きさが第２の系統における被測定電流及び第３の系統における被測定電流の大きさの２倍であるとき、第２の系統における被測定電流が流れるコイル３２の巻数及び第３の系統における被測定電流が流れるコイル３３の巻数をコイル３１、３４の巻数の２倍にすることにより、各コイル３１乃至３４が検出電圧に及ぼす影響を等しくすることができる。
【００７０】
図１１は、第１の系統（ＣＨ１）におけるコイル３１の巻数と、第２の系統（ＣＨ２）におけるコイル３２の巻数、第３の系統（ＣＨ３）におけるコイル３３の巻数と、第４の系統（ＣＨ４）におけるコイル３２の巻数の比（巻数比）がそれぞれ１：１：１：１の場合に、ホール素子１から出力される検出電圧の値を示し、縦軸は検出電圧、横軸は時間を表している。
【００７１】
この場合、時刻ｔ０から時刻ｔ１までは、検出電圧の値は６（＝２＋１＋１＋２）ボルト［Ｖ］であり、閾値（例えば、６［Ｖ］と７［Ｖ］の間の６．５［Ｖ］）より小さいため正常とされる。一方、時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、コイル３２に流れる被測定電流の値が増加したのに伴い、検出電圧の値も６［Ｖ］から７（＝２＋２＋１＋２）［Ｖ］に増大し、閾値を超えることになるため異常と判断される。
【００７２】
図１２は、第１の系統（ＣＨ１）におけるコイル３１の巻数と、第２の系統（ＣＨ２）におけるコイル３２の巻数、第３の系統（ＣＨ３）におけるコイル３３の巻数と、第４の系統（ＣＨ４）におけるコイル３２の巻数の比（巻数比）がそれぞれ１：２：２：１の場合にホール素子１から出力される検出電圧の値を示し、縦軸は検出電圧、横軸は時間を表している。
【００７３】
この場合、コイル３２及び３３の巻数が0コイル３１及び３４のそれぞれ２倍になったため、ホール素子１が検出する検出電圧値に与える影響は２倍になっている。時刻ｔ０から時刻ｔ１までは、検出電圧の値は８（＝２＋２＋２＋２）ボルト［Ｖ］であり、閾値（例えば、８［Ｖ］と１０［Ｖ］の間の９［Ｖ］）より小さいため正常とされる。一方、時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、コイル３２に流れる被測定電流の値が増加したのに伴い、検出電圧の値も８［Ｖ］から１０（＝２＋４＋２＋２）［Ｖ］に増大し、閾値を超えることになるため異常と判断される。
【００７４】
このように、第２の系統におけるコイル３２と第３の系統におけるコイル３３の巻数が第１の系統におけるコイル３１と第４の系統におけるコイル３４の巻数の２倍となっているため、コイル３２に流れる被測定電流の増加がホール素子１の検出電圧に及ぼす影響も２倍となっている。そのため、必要なダイナミックレンジも大きくなっているが、閾値の設定可能な範囲が図１１の場合と比較して大きく（２倍に）なっており、閾値の設定が容易になっている。
【００７５】
図１３は、第１の系統（ＣＨ１）におけるコイル３１の巻数と、第２の系統（ＣＨ２）におけるコイル３２の巻数、第３の系統（ＣＨ３）におけるコイル３３の巻数と、第４の系統（ＣＨ４）におけるコイル３２の巻数の比（巻数比）が１：２：２：１であり、かつ、コイル３１及びコイル３４に対してコイル３２及びコイル３３が被測定電流に対して互いに逆極性接続されている場合において、ホール素子１から出力される検出電圧の値を示し、縦軸は検出電圧、横軸は時間を表している。
【００７６】
この場合、時刻ｔ０から時刻ｔ１までは、検出電圧の値は、コイル３１及び３４によって生じると予想される検出電圧の値４（＝２＋２）［Ｖ］と、コイル３２及び３３によって生じると予想される検出電圧の値−４（＝−２−２）［Ｖ］とを加算して得られる０（＝２＋２−２−２）ボルト［Ｖ］であり、閾値（例えば、０［Ｖ］と−４［Ｖ］の間の−２［Ｖ］）より大きいため正常とされる。一方、時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、コイル３２に流れる被測定電流の値が増加した（２倍になった）のに伴い、検出電圧の値も０［Ｖ］から−２（＝２＋２−４−２）［Ｖ］に低下し、閾値を超えることになるため異常と判断される。
【００７７】
このように、コイル３１及びコイル３４に対してコイル３２及びコイル３３を被測定電流に対して互いに逆極性接続することにより、必要なダイナミックレンジを図１２の場合と比較して小さくすることができると共に、閾値設定が可能な範囲を図１１の場合と比較して大きく（２倍に）することができる。
【００７８】
ここで、コイル３１及びコイル３４に対してコイル３２及びコイル３３が被測定電流に対して逆極性接続されているとは、コイル３１及びコイル３４のそれぞれによって磁気ギャップに生じる磁束の方向と、コイル３２及びコイル３３のそれぞれによって磁気ギャップに生じる磁束の方向とが互いに逆方向となるように、コイル３１に第１の系統の被測定電流が流され、コイル３２に第２の系統の被測定電流が流され、コイル３３に第３の系統の被測定電流が流され、コイル３４に第４の系統の被測定電流が流されるということである。
【００７９】
このように電流測定装置３００では、各系統のコイル３１乃至３４の巻数を各系統の被測定電流の大きさに応じて調整し、かつ、コイル３１及び３４とコイル３２及び３３とを互いに逆極性接続とすることにより、ホール素子１による検出電圧の値が正常時には０となるようにすることができる。
【００８０】
この図９乃至図１３に示した例では、コイル３１に流れる第１の系統における被測定電流及びコイル３２に流れる第２の系統における被測定電流のいずれか一方が増大する異常が発生した場合、ホール素子１の検出電圧の値がプラスとなり、コイル３３に流れる第３の系統における被測定電流及びコイル３４に流れる第４の系統における被測定電流のいずれか一方が増大する異常が発生した場合、ホール素子１の検出電圧の値がマイナスとなる。
【００８１】
従って電流測定装置３００は、ホール素子１による検出電圧の正負を判断することにより、第１及び第２の系統における被測定電流と、第３及び第４の系統における被測定電流のいずれが増大したかを判別することができる。また電流測定装置３００は、必要なダイナミックレンジを小さくすることにより装置全体のコストを下げることができると共に、閾値設定が可能な範囲を大きくすることにより閾値の設定を容易にし、装置全体のコストを下げることができる。
【００８２】
（２−３）第２の実施の形態における実装例
図１との対応部分に同一符号を付した図１４では、電流測定装置３００（図９）が実装された電流測定装置モジュール３５０を示しており、図１４（Ａ）は平面図であり、図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）を下方から見た側面図である。この電流測定装置モジュール３５０においてホール素子１は、小基板４上に配置され、小基板４には、ホール素子１の検出電圧が出力されるピン端子７１及び７２（端子１５及び１６に対応）と、ホール素子１に駆動電流を供給するためのピン端子７３及び７４（端子１７及び１８に対応）が設けられている。
【００８３】
小基板４は、電気絶縁性を有し、各部を固定するためのいわゆるベースボビン３に固定され、コア２は、電気絶縁性を有する支持部６を介してベースボビン３に、ベースボビン３とコア２との間に所定の間隔が生じるように当該ベースボビン３に対して固定される。この間隔は、コア２に巻き回されたコイル３１、３２、３３及び３４の最大の厚み分以上とされている。
【００８４】
また、各コイル３１及び３２の間、コイル３２及び３３の間、コイル３３及び３４の間には、それぞれ電気絶縁性を有するいわゆるベースボビンセパレータ部５が設けられ、コイル３１、３２、３３、３４が互いに短絡しないように考慮されている。また、コイル３１、３２、３３、３４は、コア２を覆うように設けられた電気絶縁性を有する絶縁カバー９０上にそれぞれ巻き回され、コア２に直接触れることがないように考慮されている。
【００８５】
またコイル３１にはピン端子８１及び８２（端子４１及び４２に対応）が、コイル３２には、ピン端子８３及び８４（端子４３及び４４に対応）が、コイル３３にはピン端子８５及び８６（端子４５及び４６に対応）が、コイル３４にはピン端子８７及び８８（端子４７及び４８に対応）がそれぞれ接続され、第１の系統における被測定電流がコイル３１に供給され、第２の系統における被測定電流がコイル３２に供給され、第３の系統における被測定電流がコイル３３に供給され、第４の系統における被測定電流がコイル３４に供給されるようになされている。
【００８６】
また、この電流測定装置モジュール３５０では、ホール素子１が配置された小基板４に設けられたピン端子７１乃至７４と、コア２の絶縁カバー９０上に巻き回されたコイル３１乃至３４のピン端子８１乃至８８とが同一平面上に配置されていることにより、全体として薄型化及び小型化を図ることができるようになされている。
【００８７】
図１４との対応部分に同一符号を付した図１５では、電流測定装置３００（図９）が実装された電流測定装置モジュール３５５を示しており、図１５（Ａ）は平面図であり、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）を下方から見た側面図である。この電流測定装置モジュール３５０においてホール素子１は、小基板４上に配置され、小基板４には、ホール素子１の検出電圧が出力されるピン端子７１及び７２（端子１５及び１６に対応）と、ホール素子１に駆動電流を供給するためのピン端子７３及び７４（端子１７及び１８に対応）が設けられている。
【００８８】
この電流測定装置モジュール３５５では、コア２の磁気ギャップが、図６及び図１４等に示したようにコア２の中央部ではなく、コア２の端部に形成され、ピン端子７１乃至７４と、ピン端子８１乃至８８とが同一面側に配置され、これらのピン端子７１乃至７４、ピン端子８１乃至８８によって電流測定装置が取り付けられる他の基板の面に対して、コア２が直立するような構造とされている。これにより電流測定装置モジュール３５５は、この電流測定装置が取り付けられる基板上に占める占有面積を小さくすることができると共にその高さを抑えることができる。その他の構成は、図１４等を参照して上述した場合と同様であるのでその説明は省略する。
【００８９】
（２−４）第２の実施の形態における動作及び効果
以上の構成において、電流測定装置３００はコイル３１、３２、３３及び３４に供給された被測定電流により、コア２の磁気ギャップ内には、被測定電流及び巻数に比例した大きさの磁束密度を有する磁界が発生し、ホール素子１より駆動電流源２４から供給される駆動電流の大きさに比例した検出電圧が出力される。
【００９０】
従って電流測定装置３００では、ホール素子１による検出電圧を端子１５及び１６から増幅器２１、Ａ／Ｄ変換器２２を介してデジタルの検出データとしてＣＰＵ２３へ供給し、当該ＣＰＵ２３により、その検出データに基づいて被測定電流が正常であるか否かを検出することが出来る。
【００９１】
実際上、電流測定装置３００では、各系統のコイル３１乃至３４の巻数を各系統の被測定電流の大きさに応じて調整し、かつ、コイル３１、３４とコイル３２、３３とを互いに逆極性接続とすることにより、ホール素子１による検出電圧の値が正常時には０となるようにすることができる。
【００９２】
そして電流測定装置３００は、コイル３１乃至３４に供給される被測定電流の大きさの変化に応じてホール素子１より出力される検出電圧がプラス側又はマイナス側へ変化するので、コイル３１に流れる第１の系統における被測定電流及びコイル３２に流れる第２の系統における被測定電流のいずれか一方が増大する異常が発生した場合、ホール素子１の検出電圧の値がプラスとなり、コイル３３に流れる第３の系統における被測定電流及びコイル３４に流れる第４の系統における被測定電流のいずれか一方が増大する異常が発生した場合、ホール素子１の検出電圧の値がマイナスとなって、いずれの系統の被測定電流が増大して異常が発生したかを判別することができる。
【００９３】
なお電流測定装置３００は、検出電圧の値がプラス側及びマイナス側のいずれに変化するかは、被測定電流の変化の仕方や、コイル３１乃至３４の巻数、逆極性接続の仕方等によって異なるが、図９乃至図１３に示した例では、コイル３１に流れる第１の系統における被測定電流及びコイル３２に流れる第２の系統における被測定電流のいずれか一方が増大する異常が発生した場合、ホール素子１の検出電圧がプラス側に変化し、コイル３３に流れる第３の系統における被測定電流及びコイル３４に流れる第４の系統における被測定電流のいずれか一方が増大する異常が発生した場合、ホール素子１の検出電圧がマイナス側に変化する。
【００９４】
以上の構成によれば、電流測定装置３００では、コイル３１乃至３４に供給される被測定電流の大きさの変化に応じてホール素子１より出力される検出電圧を閾値と比較することにより、第１の系統乃至第４の系統における被測定電流の異常を容易に判別することができる。
【００９５】
（２−５）第２の実施の形態における変形例
なお、上述の実施の形態においては、各コイル３１乃至３４に流れる被測定電流の大きさがそれぞれ異なる場合には、図１６に示すように、各コイル３３乃至３４の巻数を同一にした電流測定装置４００を用いることもできる。このような構成の電流測定装置４００においても、各系統における被測定電流の異常を容易に検出することができる。
【００９６】
また、上述の実施の形態においては、ホール素子１を用いた電流測定装置３００を構成するようにしたが、これに限らず、被測定電流が交流の場合、図９との対応部分に同一符号を付した図１７に示すように、ホール素子１の代わりに、検出コイル６０を用いた電流測定装置５００を構成するようにすることができる。
【００９７】
この電流測定装置５００は、４系統の被測定電流（交流）を検出する例を示し、検出コイル６０と、コア２と、各系統の被測定電流が流れるコイル３１、３２、３３及び３４と、検出コイル６０の検出電圧が出力される端子６１及び６２とから構成されている。
【００９８】
電流測定装置５００では、検出コイル６０は、コア２の磁気ギャップ内に発生する磁界の磁束密度が変化すると、電磁誘導の法則により磁束密度の変化に応じた起電力を発生する。この起電力を検出電圧として端子６１及び６２から出力するようになっている。
【００９９】
なお、この電流測定装置５００では、４系統の被測定電流がそれぞれ入力される４つのコイル３１乃至３４がコア２に対して並列に巻き回され、この例では、コイル３１及び３４の巻数に対してコイル３２及び３３の巻数がそれぞれ２倍に設定されている。
【０１００】
また電流測定装置５００は、コイル３１の端子４１及び４２が第１の系統（ＣＨ１）のライン上に直列に接続され、コイル３２の端子４３及び４４が第２の系統（ＣＨ２）のライン上に直列に接続され、コイル３３の端子４５及び４６が第３の系統（ＣＨ３）のライン上に直列に接続され、コイル３４の端子４７及び４８が第４の系統（ＣＨ４）のライン上に直列に接続されており、検出コイル６０を介して各系統の被測定電流（交流）の異常を検出することができるようになされている。
【０１０１】
また、図１４との対応部分に同一符号を付した図１８に示すように、図１４に示した電流測定装置モジュール３５０に対してホール素子１に検出アンプ７が設けられた電流測定装置モジュール３６０を構成することもできる。
【０１０２】
この電流測定装置モジュール３６０において、ホール素子１は、小基板４上に配置され、小基板４には、ホール素子１の検出電圧が出力されるピン端子７１及び７２（端子１５及び１６に対応）と、ホール素子１に駆動電流を供給するためのピン端子７３及び７４（端子１７及び１８に対応）とが設けられている。
【０１０３】
さらに電流測定装置モジュール３６０では、ホール素子１に対して検出アンプ７が設けられ、ホール素子１が出力する検出電圧を増幅してピン端子７１及び７２から出力するようになされている。
【０１０４】
なお電流測定装置モジュール３６０におけるその他の構成は、図１４に示した電流測定装置モジュール３５０の場合と同様であるのでその説明は省略する。電流測定装置モジュール３６０では、検出アンプ７を設けることにより、ホール素子１から出力される検出電圧の値を大きくすることができ、また検出電圧の値を増幅する検出アンプ７を小基板４上に設けることにより、電流測定装置モジュール３５０の増幅器２１を削減することが可能となり、電流測定装置モジュール３６０全体の小型化及び低コスト化を実現することができる。
【０１０５】
（３）他の実施の形態
なお上述の第１及び第２の実施の形態においては、コア２を長方形状とするようにした場合について述べたが、本発明はそれに限らず、円形等その他の形状としても良い。
【０１０６】
また上述の第１及び第２の実施の形態においては、被測定電流を測定する系統数を２又は４とした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、３系統や５系統以上とするようにしても良い。
【０１０７】
さらに上述の第１及び第２の実施の形態においては、磁気結合手段としてのコア２、電流検出手段としてのホール素子１又は検出コイル６０によって本発明を構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、その他種々の磁気結合手段、電流検出手段によって電流測定装置を構成するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明の電流計測装置は、例えばオーディオ機器やその他種々の電子機器に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】第１の実施の形態における電流測定装置の構成を示す略線図である。
【図２】各系統における被測定電流の正常時電流値と異常時電流値を示すグラフである。
【図３】各コイルの巻数比が１対１の場合にホール素子から出力される検出電圧の値を示すグラフである。
【図４】各コイルの巻数比が１対２の場合にホール素子から出力される検出電圧の値を示すグラフである。
【図５】コイルの巻数比が１対２で各コイルが逆極性接続されている場合にホール素子から出力される検出電圧の値を示すグラフである。
【図６】第１の実施の形態における電流測定装置が実装された電流測定装置モジュールの構造を示す略線図である。
【図７】２系統の被測定電流（交流）を検出する場合の電流測定装置の構成を示す略線図である。
【図８】第１の実施の形態においてホール素子にアンプが設けられた電流測定装置モジュールの構造を示す略線図である。
【図９】第２の実施の形態における電流測定装置の構成を示す略線図である。
【図１０】４系統の被測定電流の正常時電流値と異常時電流値を示すグラフである。
【図１１】各コイルの巻数比が１：１：１：１の場合にホール素子から出力される検出電圧の値を示すグラフである。
【図１２】各コイルの巻数比が１：２：２：１の場合にホール素子から出力される検出電圧の値を示すグラフである。
【図１３】各コイルの巻数比が１：２：２：１であり、逆極性接続されている場合において、ホール素子から出力される検出電圧の値を示すグラフである。
【図１４】第２の実施の形態における電流測定装置が実装された電流測定装置モジュールの構造（１）を示す略線図である。
【図１５】第２の実施の形態における電流測定装置が実装された電流測定装置モジュールの構造（２）を示す略線図である。
【図１６】各コイルの巻数を同一にした場合の電流測定装置の構成を示す略線図である。
【図１７】４系統の被測定電流（交流）を検出する電流計測装置の構成を示す略線図である。
【図１８】第２の実施の形態においてホール素子にアンプが設けられた電流測定装置モジュールの構造を示す略線図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１……ホール素子、２……コア、３……ベースボビン、４……小基板、５……ベースボビンセパレータ部、６……支持部、７……検出アンプ、１５〜１８、４１〜４８、６１，６２……端子、２１……増幅器、２２……Ａ／Ｄ変換器、２３……ＣＰＵ、２４……駆動電流源、３１〜３４……コイル、６０……検出コイル、７１〜７４、８１〜８８……ピン端子、９０……絶縁カバー、１００、２００、３００、４００、５００……電流測定装置、１５０、１６０、３５０、３５５、３６０……電流測定装置モジュール。
【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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【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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【図１８】
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