(57)【要約】【課題】最適な磁場強さを所望の位置に実現し、大電流もしくは微小電流の計測を可能にすること。【解決手段】外部磁場を遮断する包囲シールド壁２０より成る磁気シールド２内に配設された測定対象である被検出電線１を流れる電流により生じる前記磁気シールド内の磁場内において、作用している磁場の大きさから前記被検出電線を流れる電流に対応する電圧信号を出力する電流センサであって、前記被検出電線を流れる電流により生じる磁場内に配設され、周囲の磁場に対応して内部磁場が変化するアモルファス素子３１に巻回された検出コイル３２により該内部磁場変化を電磁誘導により電圧に変換することによりマグネト−インダクティブ磁気検出器３を構成し、前記検出コイルの電圧を前記被検出電線を流れる電流に対応した電圧信号に変換する信号変換回路３３を備え、前記包囲シールド壁に形成された空隙２１により制御された磁気分布が形成される電流センサ。【選択図】        図１
2004170091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁場を遮断する包囲シールド壁より成る磁気シールド内に配設された測定対象である被検出電線を流れる電流により生じる前記磁気シールド内の磁場内において、作用している磁場の大きさから前記被検出電線を流れる電流に対応する電圧信号を出力する電流センサであって、
前記被検出電線を流れる電流により生じる磁場に対して出力の線形関係が保持される位置に配設され、周囲の磁場に対応して内部磁場が変化するアモルファス素子と、
該アモルファス素子に巻回されアモルファス素子の内部磁場変化を電磁誘導により電圧に変換することによりマグネト−インダクティブ磁気検出器を構成する検出コイルおよび
前記検出コイルの電圧を前記被検出電線を流れる電流に対応した電圧信号に変換する信号変換回路とから成り、
前記磁気シールド内に形成される磁気分布を制御するための空隙が、該磁気シールドの前記包囲シールド壁に形成されている
ことを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
請求項１において、
前記検出コイルが巻回されたアモルファス素子と前記信号変換回路が、前記磁気シールド内に配設されたパッケージ内に配置されている
ことを特徴とする電流センサ。
【請求項３】
請求項２において、
前記被検出電線が、前記パッケージの平坦面に平坦面が当接して前記磁気シールド内に配設された絶縁材料より成るスペーサ内に配設され、
前記マグネト−インダクティブ磁気検出器が、前記被検出電線と前記磁気シールドの前記空隙が形成された壁面または前記空隙が形成された壁面に対向する壁面との間に配設されている
ことを特徴とする電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部磁場を遮断する包囲シールド壁より成る磁気シールド内に配設された測定対象である被検出電線を流れる電流により生じる磁場内において、作用している磁場の大きさから前記被検出電線を流れる電流に対応する電圧信号を出力するマグネト−インダクティブ磁気検出器より成る電流センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電流センサは、図１４に示されるように外乱磁場を遮断するための上下２分割構造の磁気シールドＤＳ内に載置された被検出電線Ｗが通電されることにより周囲に生じる磁界の強さに応じて電圧を発生する磁気インピーダンス素子Ｍと、該磁気インピーダンス素子Ｍを駆動する駆動回路ＤＣからなる磁気センサを配設することにより、前記磁気インピーダンス素子Ｍの電圧に基づいて計測し被検出電線を流れる電流値を求めるものであった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２５８４６４号公報  （第５〜６頁、第８図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の電流センサの原理は、図３に示されるように測定対象である前記被検出電線Ｗを流れる電流により右ねじの法則にしたがって該被検出電線を中心に同心円状に磁場が発生し、その強さが電線からの距離Ｌと共に減衰する磁場Ｂを磁気センサＳにより検出するものである。また磁場の方向は前記同心円の各接線方向であるので磁気センサはその感度が最大となる軸を接線方向となるようすなわち検出電線と直交するように配設される。
【０００５】
一方、前記シールドは、前記磁場Ｂ以外の外乱磁場その他の外部磁場を遮断して磁気センサにノイズとして影響することを防いでいる。
図１５は、例えば高透磁率材料からなる磁気シールド２の中に円で示される円形横断面形状の検出用電線Ｗが配置されており、この電線を流れる被検出電流により発生する磁場強さの分布をコンピュータにより解析した結果を示している。
【０００６】
この解析結果は、電線のごく近傍で最も強い磁場のレベルを１０とし、実用的に磁場が０とみなせるレベルを０として階段的に磁場の強さ分布を表しており、数値が同じであれば磁場強さは同じである。これによると電線を取り巻くごく近傍が最も磁場が強く磁場レベルを表す数値は１０、そこから遠ざかるにしたがってほぼ検出用電線Ｗの軸心を中心とする同心円状に磁場が緩やかに減衰しシールドの壁面２２のごく近傍ではレベルは６、そしてさらにレベルが減衰するのはシールドの外でも磁場レベルを表す数値が５であることが表されている。
【０００７】
磁気検出器としてアモルファス素子を利用する場合は高感度であるため、通常０から数（２〜３）ガウス程度の磁場強さの範囲で精度の良い測定が可能であるがそれ以上では飽和し出力が非線形になる特性を有する。したがって計測対象の電流による磁場が強すぎてマグネト−インダクティブ磁気検出器の出力が飽和したり、あるいは小さすぎてノイズに埋もれたりしないよう、適切な磁場強さとなる位置に前記マグネト−インダクティブ磁気検出器を配置する必要がある。
【０００８】
しかしながら計測する電流が例えば数十Ａ以上の大電流の場合には磁場が強くなり過ぎるため高透磁率材料による磁気シールドが磁気飽和し、本来の目的である外乱磁場を遮断することができなくなり精度の高い電流センサの実現が不可能になるという問題があった。
【０００９】
さらにマグネト−インダクティブ磁気検出器が精度よく電流を検出できる所定の磁場強さとなる位置が図１５のａ点に示すようにシールド壁面に非常に接近した場所となってマグネト−インダクティブ磁気検出器とシールドが機械的に干渉して実際には配設が不可能になるか、あるいは所定の磁場強さとなる位置がｂ点のようにシールドの外側となってしまうことが生じる。その結果マグネト−インダクティブ磁気検出器をこのような適切な磁場強さとなる位置に配設する必要から磁気シールドの寸法を大きくせざるを得ず、小型の電流センサを実現することが不可能になるという問題があった。
【００１０】
これとは逆に微小電流を計測する場合は前記電線の電流が発する磁場が微弱であるから、該磁場を精度良く検出するためには磁場減衰が小さい最も電線に近い領域に、マグネト−インダクティブ磁気検出器を配設する必要がある。すなわち図１５に示されるごとく前記検出電線にごく近接した点、例えばｃ点付近の極めて狭い領域にマグネト−インダクティブ磁気検出器を配設する必要があるが、機械的な干渉が生じるので、事実上配設が困難であるという問題があった。
【００１１】
すなわち、微小電流から大電流までを計測可能にするためには、磁気シールド内において機械的干渉無くマグネト−インダクティブ磁気検出器を安定に配設できる位置において、磁場の強さを適切な値に設定できるようにしなければならないという技術課題があった。
【００１２】
そこで本発明者は、外部磁場を遮断する包囲シールド壁より成る磁気シールド内に配設された測定対象である被検出電線を流れる電流により生じる前記磁気シールド内の磁場内において、作用している磁場の大きさから前記被検出電線を流れる電流に対応する電圧信号を出力する電流センサであって、前記被検出電線を流れる電流により生じる磁場内に配設され、周囲の磁場に対応して内部磁場が変化するアモルファス素子に巻回された検出コイルにより該内部磁場変化を電磁誘導により電圧に変換することによりマグネト−インダクティブ磁気検出器を構成し、前記検出コイルの電圧を前記被検出電線を流れる電流に対応した電圧信号に変換する信号変換回路を備え、前記包囲シールド壁に形成された空隙により制御された磁気分布が形成されている前記磁気シールド内において、前記被検出電線を流れる電流による磁場に対応する前記アモルファス素子の内部磁場変化を電磁誘導により電圧に変換して電圧信号として検出するという本発明の技術的思想に着眼し、更に研究開発を重ねた結果、前記包囲シールド壁に形成された空隙により磁気シールド内部の磁場分布を制御することによってマグネト−インダクティブ磁気検出器に最適な磁場強さを所望の位置に実現可能にすることでこの課題を解決するとともに、大電流もしくは微小電流の計測を可能にする電流センサを実現するという目的を達成する本発明に到達した。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明（請求項１に記載の第１発明）の電流センサは、
外部磁場を遮断する包囲シールド壁より成る磁気シールド内に配設された測定対象である被検出電線を流れる電流により生じる前記磁気シールド内の磁場内において、作用している磁場の大きさから前記被検出電線を流れる電流に対応する電圧信号を出力する電流センサであって、
前記被検出電線を流れる電流により生じる磁場に対して出力の線形関係が保持される位置に配設され、周囲の磁場に対応して内部磁場が変化するアモルファス素子と、
該アモルファス素子に巻回されアモルファス素子の内部磁場変化を電磁誘導により電圧に変換することによりマグネト−インダクティブ磁気検出器を構成する検出コイルおよび
前記検出コイルの電圧を前記被検出電線を流れる電流に対応した電圧信号に変換する信号変換回路とから成り、
前記磁気シールド内に形成される磁気分布を制御するための空隙が、該磁気シールドの前記包囲シールド壁に形成されている
ものである。
【００１４】
本発明（請求項２に記載の第２発明）の電流センサは、
前記第１発明において、
前記検出コイルが巻回されたアモルファス素子と前記信号変換回路が、前記磁気シールド内に配設されたパッケージ内に配置されている
ものである。
【００１５】
本発明（請求項３に記載の第３発明）の電流センサは、
前記第２発明において、
前記被検出電線が、前記パッケージの平坦面に平坦面が当接して前記磁気シールド内に配設された絶縁材料より成るスペーサ内に配設され、
前記マグネト−インダクティブ磁気検出器が、前記被検出電線と前記磁気シールドの前記空隙が形成された壁面または前記空隙が形成された壁面に対向する壁面との間に配設されている
ものである。
【００１６】
【発明の作用および効果】
上記構成より成る第１発明の電流センサは、前記包囲シールド壁に形成された空隙により制御された磁気分布が形成されている前記磁気シールド内において、前記被検出電線を流れる電流による磁場に対応する前記アモルファス素子の内部磁場変化を電磁誘導により前記検出コイルによって電圧に変換して電圧信号として検出するものであるので、前記包囲シールド壁に形成された前記空隙により磁気シールド内部の磁場分布が制御されることによって、マグネト−インダクティブ磁気検出器に最適な磁場強さを所望の位置に実現可能にするとともに、大電流もしくは微小電流の計測を可能にする電流センサを実現するという効果を奏する。
【００１７】
上記構成より成る第２発明の電流センサは、前記第１発明において、前記検出コイルが巻回されたアモルファス素子と前記信号変換回路が、前記磁気シールド内に配設されたパッケージ内に配置されているので、前記アモルファス素子と前記被検出電線との距離が精度良く保持されるため、安定且つ精度の高い大電流を測定可能にするとともに、前記磁気シールド内において検出した電圧信号が変換されるので安定な信号変換を可能にするという効果を奏する。
【００１８】
上記構成より成る第３発明の電流センサは、前記第２発明において、前記被検出電線が、前記パッケージの平坦面に平坦面が当接して前記磁気シールド内に配設された絶縁材料より成るスペーサ内に配設され、前記マグネト−インダクティブ磁気検出器が、前記被検出電線と前記磁気シールドの前記空隙が形成された壁面または前記空隙が形成された壁面に対向する壁面との間に配設されているので、前記アモルファス素子と前記被検出電線との距離が精度良く保持されるため、安定且つ精度の高い大電流もしくは微小電流の測定を可能にするという効果を奏する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態につき、図面を用いて説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
本第１実施形態の電流センサは、図１ないし図４に示されるように外部磁場を遮断する包囲シールド壁２０より成る磁気シールド２内に配設された測定対象である被検出電線１を流れる電流により生じる前記磁気シールド２内の磁場内において、作用している磁場の大きさから前記被検出電線１を流れる電流に対応する電圧信号を出力する電流センサであって、前記被検出電線１を流れる電流により生じる磁場に対して出力の線形関係が保持される位置に配設され、周囲の磁場に対応して内部磁場が変化するアモルファス素子３１と、該アモルファス素子３１に巻回されアモルファス素子３１の内部磁場変化を電磁誘導により電圧に変換することによりマグネト−インダクティブ磁気検出器３を構成する検出コイル３２および前記検出コイル３２の電圧を前記被検出電線を流れる電流に対応した電圧信号に変換する信号変換回路３３とから成り、前記磁気シールド２内に形成される磁気分布を制御するための空隙２１が、該磁気シールド２の上壁面２０１の前記包囲シールド壁２０にスリット状に形成されているとともに、前記マグネト−インダクティブ磁気検出器３が、前記被検出電線１と前記磁気シールド２の前記空隙２１が形成された壁面に対向する下壁面２０２との間に配設されているものである。
【００２１】
前記磁気シールド２は、図１および図２に示されるように外部磁場を遮断する上壁面２０１、下壁面２０２、両側壁面２０３、２０４の矩形断面形状の４面より成るパーマロイのような高透磁率材料によって構成された包囲シールド壁２０から成り、前記磁気シールド２内に形成される磁気分布を制御するための空隙２１が、該磁気シールド２の前記包囲シールド壁２０の上壁面２０１の長手方向全長に亘りスリット状に形成されている。
【００２２】
前記包囲シールド壁２０は、例えば厚さ０．５ｍｍで、前記上面２０１および前記下面２０２の内壁の幅は４ｍｍ、左右両側面２０３、２０４の内壁の高さは４ｍｍであり、前記上面２０１の長手方向全長に亘りスリット状に形成された前記空隙２１すなわち間隙の図２中左右方向の幅は０．５ｍｍである。
【００２３】
前記空隙２１が形成された上記磁気シールド２内に配置された電流センサの原理を説明するために、磁気シールド２内に形成される磁場分布を明らかにするために行ったコンピュータによる磁場解析によって、図２に示される磁場分布が明らかになったので、図２を用いて説明する。
【００２４】
図２から明らかなように前記空隙２１の中心と前記被検出電線１の軸心とを結ぶ直線に対して線対称となる磁場分布を示し、磁場強さが１０から８までの磁場分布は前記空隙２１が形成された上壁面２０１に対して開口するとともに前記被検出電線１を内包する略Ｕ字状となり、前記被検出電線１と前記シールド２の前記空隙２１に対向する下壁面２０２とによって挟まれる空間の磁場が、磁場強さが１０である前記被検出電線１から前記シールド２の下壁面２０２の方へ遠ざかるにしたがって図１５に示される従来の場合に比べて磁場の強さが大きく減衰し、シールド壁面近傍の磁場が実用上０ガウス近くになる。
【００２５】
本第１実施形態においては、この大きく磁場が減衰する様子が、図２において前記被検出電線１から前記シールド２の下壁面２０２までの間の磁場強さが１０から１まで分布していることからも理解することが出来る。
【００２６】
本第１実施形態の電流センサは、図３に示されるように測定対象である被検出電線１を流れる電流により生じる前記被検出電線１の軸心からの距離Ｌに位置する磁場内において、作用している磁場Ｂの大きさから前記被検出電線１を流れる電流に対応する電圧信号を出力する電流センサである。
【００２７】
前記シールド２に対して電流による磁気飽和を抑制するための空隙２１を形成し、断面が略矩形で筒状の高透磁率材料からなる磁気シールド２の内部に収納され、前記被検出電線１を流れる電流により生じる磁場内の出力の線形関係が保持され所定の磁場強さの範囲内となる位置であって磁場の方向に平行に配設され、被検出電流による周囲の磁場に対応して内部磁場が変化する例えば直径３０μｍおよび長さ３ｍｍ以下のアモルファス素子３１からなり、該アモルファス素子３１に巻回されアモルファス素子の内部磁場変化を電磁誘導により電圧に変換することによりマグネト−インダクティブ磁気検出器３を構成する検出コイル３２および前記検出コイルの電圧を前記被検出電線１を流れる電流に対応した電圧信号に変換する信号変換回路３３とから成るものである。
【００２８】
本第１実施形態の電流センサは、図１に示されるように前記被検出電線１と、該被検出電線１の下方において磁場を最大の感度で検出できるよう軸が検出電線の軸方向と直交する向きに配設された前記検出コイル３２を巻回したアモルファスワイヤ３１および前記検出コイル３２に接続された前記信号変換回路３３とから成り、前記検出コイル３２によりアモルファスワイヤ３１の内部磁場変化を電磁誘導により電圧に変換するマグネト−インダクティブ磁気検出器３を構成するものである。
【００２９】
本第１実施形態の電流センサにおける信号変換回路３３は、図４に示されるようにロジック回路からなるパルス発生器３１０が、前記アモルファス素子３１と、検波回路３２０のアナログスイッチ３２１にそれぞれＰ１、Ｐ２の同期したパルスを出力する。この二つのパルスはＰ１、  Ｐ２の順で発生し、たとえば１ＭＨｚの周波数で繰り返すので磁場の測定は１ＭＨｚの頻度で行われる。
【００３０】
パルスＰ１が発生し前記アモルファス素子３１にパルス電流Ｐ１  が印加されると、前記アモルファス素子３１にはパルス電流Ｐ１ならびに前記アモルファス素子３１が置かれている前記被検出電線１を流れる電流により生じる周辺磁場に対応して内部磁場変化が生じる。このとき電磁誘導作用により前記検出コイル３２には、該内部磁場変化に対応する電圧が発生する。
【００３１】
この電圧を、前記信号変換回路３３を構成する前記検波回路３２０の前記アナログスイッチ３２１が瞬間的に閉になることで、サンプルホールド回路を構成するコンデンサＣ３２１がホールドする。オペレーショナルアンプからなる増幅器３３０は、前記検波回路３２０の電圧を増幅するとともに、測定するべき電流に対応する電圧信号を出力端子に出力する。
【００３２】
上記作用を奏する本第１実施形態の電流センサは、前記シールド２の前記包囲シールド壁２０に形成された前記空隙２１により制御された磁気分布が形成されている前記磁気シールド２内において、前記被検出電線１を流れる電流による磁場に対応する前記アモルファス素子３１の内部磁場変化を電磁誘導により前記検出コイル３２によって電圧に変換して電圧信号として検出するものであるので、前記包囲シールド壁２０に形成された前記空隙２１により前記磁気シールド２の内部の磁場分布が制御されることによって、マグネト−インダクティブ磁気検出器３に最適な磁場強さを所望の位置に実現可能にするとともに、大電流もしくは微小電流の計測を可能にする電流センサを実現するという効果を奏する。
【００３３】
また本第１実施形態の電流センサは、前記シールド２に前記空隙２１を形成したので、前記空隙２１により前記被検出電線１に大電流を流しても前記磁気シールド２が磁気飽和することを抑制することができるため、シールド本来の目的である外乱磁気を遮断してノイズの混入を防ぐことを可能にするという効果（第１の効果）を奏する。
【００３４】
さらに本第１実施形態の電流センサは、前記空隙２１が設けられた前記シールド２の上壁面２０１に対向する側の下壁面（辺）２０２と前記被検出電線１によって挟まれる空間の磁場が、前記電線１からシールド下壁面２０２の方へ遠ざかるにしたがって従来の場合に比べて磁場の強さが大きく減衰しシールド壁面近傍の磁場を実用上０ガウス近くにすることができるので、この大きく磁場が減衰する様子が図２において電線１とシールド壁面２０２との間の磁場強さが１０から１まで分布していることから分かるように、従来の空隙をもたない図１５のａ点のようにシールド壁面近傍の最も弱い磁場のレベルを表す数値が６であることに対して、本第１実施形態における磁場分布を示す図２においてはさらに低く磁場のレベルがその数値を１にできるという効果（第２の効果）を奏する。
【００３５】
上述の第２の効果により、前記磁気シールド２の寸法を大きくすること無く、所定の大きさのシールド内において所定の磁場強さを得ることができるので、小型の大電流センサを実現することを可能にするものである。
【００３６】
また本第１実施形態の電流センサは、図２におけるｄ点の周辺、すなわち電線１と前記磁気シールドの空隙２１との間の空間に最も強い磁場の領域を広く作り出すことができるので、図１５の空隙を持たない従来のシールドの場合には磁場が最も強い領域は被検出電線Ｗの周囲のごく近傍に限られることに対して図２ではｄ点を含んで被検出電線１からシールド２の空隙までの全領域の１／４以上の広い領域が最も磁場強さのレベルが高い１０であることから理解できるようにマグネト−インダクティブ磁気検出器３を前記電線１に近接させることなく機械的な干渉が無い位置に強い磁場の領域を分布させることができるようになり微小電流センサを実現可能にするという効果（第３の効果）を奏する。
【００３７】
本第１実施形態の電流センサは、上述のごとく前記磁気シールド２の前記空隙２１による上述の第１の効果により、前記被検出電線１が電流を流しても前記磁気シールド２が磁気飽和しないので、外乱磁場その他の外部磁場を遮断することが出来、また上述の第２の効果により前記磁気シールド２の寸法を大きくすること無く、前記磁気シールド２の内部にマグネト−インダクティブ磁気検出器３が非線形となることの無い所定の強さの磁場を実現するため、小型で、高精度の電流センサを実現するという効果を奏する。
【００３８】
（第２実施形態）
本第２実施形態の電流センサは、図５ないし図８に示されるようにマグネト−インダクティブ磁気検出器３をパッケージ４０に収蔵配置し、該パッケージ４０の上面の平坦面と絶縁材料によるスペーサを挟んで被検出電線１４を当接する構造とし、該被検出電線１４と前記磁気検出器２４とを所定の距離に安定かつ精度良く設定するとともに、前記磁気検出器３および前記被検出電線１４の周囲を高透磁率材料で被覆することからなる空隙を有する磁気シールド２を構成し前記磁気検出器３が前記被検出電線１と空隙の無い磁気シールド２の内壁面との間に配設されている点に特徴がある。
【００３９】
アモルファス素子が検出する被測定電流による磁場の大きさは、上述の図２を用いた記載から明らかなように被検出電線から遠ざかるにしたがって減衰する。
すなわち被検出電線とアモルファス素子との距離が変動すると電流センサとしての感度がばらつくことになる。
【００４０】
本第２実施形態においては、図５および図６に示されるように検出コイルを巻回したアモルファス素子３４と信号変換回路３５からなるマグネト−インダクティブ磁気検出器３を収納した小型の直方体のパッケージ４０の上面の平坦面Ｓ４０に対して当接する絶縁体のスペーサ１４１を挟んで被検出電線１４を配置するための該スペーサと一体構造をなすホールダ１４２により被検出電線１４とマグネト−インダクティブ磁気検出器３とを所定の距離に容易に安定かつ精度良く配置でき、かつ前述のごとく高透磁率材料からなる空隙を有する磁気シールドで周囲を被覆することにより、ノイズ混入がなく高精度でかつ機械的にも安定な電流センサを安価な製品とするものである。
【００４１】
すなわち本第２実施形態における磁気検出器は、図５に示されるように検出コイルを巻回したアモルファスワイヤ３４と信号変換回路３５とをＩＣ化して複数のＩＣ用電極５５を備えた小型のパッケージ４０内に収納したＩＣ型マグネト−インダクティブ磁気検出器３によって構成されるものである。
【００４２】
なお図６において、当接するべきスペーサ１４１の当接面Ｓ１４１を説明しやすくするためにパッケージ４０の面Ｓ４０と分離して描いている。
また図６の断面図において上側部分２０１と下側部分２０２の二つに分けて示される磁気シールド２の上側部分２０１には被検出電線１４の真上に該検出電線と平行に図示されていないが空隙２１が形成されている。図７はこの空隙の位置を示すために図８における検出電線１４の軸方向から見た横断面図を示す。
【００４３】
図８は、ＩＣ型マグネト−インダクティブ磁気検出器３の具体的な信号変換器の電気回路であり基本的には前記第１実施形態における回路と同様であるが、自動車で使用するために増幅器３３０を単極電源で動作できるように設けた抵抗器Ｒ３３１およびＲ３３２による基準電位発生回路を追加したところが異なる。
【００４４】
上記構成より成る本第２実施形態の電流センサは、前記被検出電線１４と前記ＩＣ型マグネト−インダクティブ磁気検出器３とに挟着されるスペーサ１４１は被検出電線１４を把持するホールダ１４２と一体構造をなし該スペーサ１４１の当接面Ｓ１４１を前記ＩＣ型磁気検出器２４のひとつの面Ｓ４０に当接することで被検出電線１４と前記ＩＣ型磁気検出器２４に内蔵されたアモルファスワイヤ３４との距離を容易に安定かつ精度良く設定することを可能にするという効果を奏する。
【００４５】
また本第２実施形態の電流センサは、前記ＩＣ型磁気検出器３および前記ホールダ１４２をともに高透磁率材料からなる板１４３で被覆して固定し、かつ高透磁率材料の作用により磁気シールドするとともにノイズとなる地磁気などの磁場を排除して高精度化するので、ノイズ混入のない高精度な電流センサを実現するという効果を奏する。
【００４６】
さらに本第２実施形態の電流センサは、上述のようにＩＣ型マグネト−インダクティブ磁気検出器３を利用するので、ノイズ混入のない高精度かつ安定な大電流センサを安価に製作することができるという効果を奏する。
【００４７】
（第３実施形態）
本第３実施形態の電流センサは、図９および図１０に示されるように前記第２実施形態において磁気シールド２の上側部分２０１に設けた空隙２１を下側部分２０２に設けることにより、前記マグネト−インダクティブ磁気検出器３が前記被検出電線１４と空隙を有する磁気シールド壁面との間に配設されていることと、マグネト−インダクティブ磁気検出器３のアモルファス素子３１に磁気フィードバックを施す手段３３５を設けたところが、上述の実施形態とは異なる。
【００４８】
図９は、前記被検出電線１４の軸方向から見た断面図であり、磁気シールド２の下面部２０２に形成されている空隙２１と前記検出電線１４との間、すなわち前記検出電線１４が発生する磁場が最も強く分布する領域において前記ＩＣ化されたマグネト−インダクティブ磁気検出器３を収納配置した小型の直方体のパッケージ４０の１つの平坦面Ｓ４０に対して絶縁体のスペーサ１４１を挟んで被検出電線１４を当接するための該スペーサと一体構造をなすホールダ１４２により被検出電線１４とマグネト−インダクティブ磁気検出器３とを所定の距離に保持されている。
【００４９】
図１０は、ＩＣ型マグネト−インダクティブ磁気検出器３の信号変換回路３５の電気回路であり、基本的には図８に示される回路と同じであるが、磁場測定をさらに高精度化するために前記アモルファスワイヤ３１に新たに巻回した負帰還コイル３２ａ  を含むフィードバック回路３３５を追加したところが異なる。
【００５０】
本第３実施形態の電流センサは、前記パッケージ４０の平坦面Ｓ４０に当接する絶縁体のスペーサ１４１を挟んで被検出電線１４を当接するための該スペーサと一体構造をなすホールダ１４２により被検出電線１４とマグネト−インダクティブ磁気検出器２４とを所定の距離に保持されているので、容易に安定かつ精度良く設定でき、かつ前述のごとく第３の効果により微小電流を強い磁場として捉えることで高感度でかつノイズ混入がなく高精度でしかも機械的にも安定な電流センサを安価な製品とすることが出来るという効果を奏する。
【００５１】
また本第３実施形態の電流センサは、図１０に示されるように増幅器３３０の出力端子に接続された抵抗器Ｒ３３５と前記負帰還コイル３２ａ  からなるフィードバック回路３３５は、いかなる磁場が印加されても前記アモルファスワイヤ３１の内部磁場がつねにゼロとなるように負帰還電流を流すので、この負帰還により前記アモルファス素子３１の動作点を変化させないため、非線形性のない非常に高精度な微小電流測定を可能にするという効果を奏する。
【００５２】
上述の実施形態は、説明のために例示したもので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。
【００５３】
たとえば上記の実施形態では電線位置をシールド内のほぼ中央部に配設し、また磁気シールドの断面形状を正方形とする図を示しているが、本発明ではこれらに限らず、測定する電流の大きさおよび電流センサとして要求される形状に応じて楕円形、長円形、波状他の凹凸外形を有する花びら形状、多角形その他の任意の断面形状に変更できるとともに、シールド内における被検出電線の配設位置も中央および中心に限らず必要に応じて中心から偏心した位置または周縁に近い位置に配置することも可能である。
【００５４】
上述の第２実施形態に関する第１の変形例は、測定できる電流の領域を拡大するために電流のレンジ切り換えを設けたもので、横断面を示す図１１および縦断面図１２に示されるように測定する３段階の電流の大きさに対応して通電する被検出電線１４ａ、１４ｂ、１４ｃを選択して使用するものである。
【００５５】
前記電線１４ａ、１４ｂ、１４ｃを流れる各電流が、マグネト−インダクティブ磁気検出器に与える磁場の強さを所定の値とするために、前記電線１４ａ、１４ｂ、１４ｃの各被検出電線をホールダ１４２およびスペーサ１４１によりマグネト−インダクティブ磁気検出器から所定の距離離れた位置に安定に配設することを可能にするとともに、大電流になるにしたがってパッケージ４０に収納されているマグネト−インダクティブ磁気検出器と電線の距離は大である。
【００５６】
上述の第２実施形態に関する第２変形例は、図１３に示されるように通電されている既設の電線すなわち被検出電線を切断することなく簡便に電流の測定ができる装置として具体化した例である。
【００５７】
すなわち、シールド２を相対的に揺動し得る２２２と２２３の二部材に２分割し、空隙２２１を有する一方のシールド２２２と粘弾性材料からなるホールダ１４２とを非磁性材料からなるピンチ機構１５０の一方の腕１５１ａ  に取り付けるとともにもう一方のシールド２２３の上に配設されるプリント基板１４５に電気的に配線されたマグネト−インダクティブ磁気検出器を含んだパッケージ４０およびスペーサ１４１が前記ピンチ機構のもう一方の腕１５１ｂに配設される。前記スペーサ１４１は断面が凹字状の溝を持つ絶縁体であり、該溝部１４１ａ  は前記被検出電線１４を常に安定した位置で当接させるためのものである。
【００５８】
前記ピンチ機構１５０のハンドル１５２ａ  、１５２ｂ  の間に挿入したばね１５３の反発力により前記ピンチ機構の揺動腕１５１ａ  、１５１ｂが互いに近づき、前記粘弾性のホールダ１４２により力を受けた前記被検出電線１４が前記スペーサの溝部１４１ａ  に当接する。これにより電線とマグネト−インダクティブ磁気検出器が常に安定に所定の距離に保たれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の本第１実施形態の電流センサを示す斜視図である。
【図２】本第１実施形態の電流センサの磁気シールド内における磁場分布を説明するための説明図である。
【図３】本第１実施形態の電流センサにおける磁場測定の原理を説明するための説明図である。
【図４】本第１実施形態の電流センサにおける電気回路を示す回路図である。
【図５】本発明の本第２実施形態の電流センサにおけるＩＣ型マグネト−インダクティブ磁気検出器３を収納したパッケージを示す平面図である。
【図６】本第２実施形態の電流センサを示す縦断面図である。
【図７】本第２実施形態の電流センサを示す横断面図である。
【図８】本第２実施形態の電流センサにおける電気回路を示す回路図である。
【図９】本発明の第３実施形態の電流センサを示す横断面図である。
【図１０】本第３実施形態の電流センサにおける電気回路を示す回路図である。
【図１１】本第２実施形態の第１変形例の電流センサを示す横断面図である。
【図１２】本第２実施形態の第１変形例の電流センサを示す縦断面図である。
【図１３】本第２実施形態の第２変形例の電流センサを示す要部断面図である。
【図１４】従来の電流センサを示す断面図である。
【図１５】従来の電流センサの磁気シールド内における磁場分布を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１  被検出電線
２  磁気シールド
２０  包囲シールド壁
２１  空隙
２０１  上壁面
２０２  下壁面
３  マグネト−インダクティブ磁気検出器
３１  アモルファス素子
３２  検出コイル
３３  信号変換回路
【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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