(57)【要約】【課題】  小形化を図ることができるとともに、感度の良い電流検出装置を得る。【解決手段】  ブスバー２は、板状の導体２ａとこの導体２ａに対してほぼ直角をなすように折り曲げられた導体２ｂとを有する第一の折り曲げ部２４が形成されている。第一の折り曲げ部２４の導体２ａが作る第一の磁束７と導体２ｂが作る第二の磁束８が磁束検出素子５の感受面１９と鎖交するように、磁束検出素子５を第一の折り曲げ部２４の角度の小さい側にあって導体２ａ及び２ｂに接するか、その近くに配置する。ブスバー２に電流が流れるとき、第一の折り曲げ部２４の内側の頂点が最も磁束密度が高いので、磁束検出素子５を当該部に配置するとブスバー２に流れる電流による磁束を感度よく測定できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈曲部を有する導電体に流れる電流による磁束を測定することにより上記電流を求めるものであって、感受面を有し上記屈曲部に配設され上記磁束を電気信号に変換する磁束検出素子を備えた電流検出装置。
【請求項２】
上記導電体は上記導電体を流れる電流とは別の電流が流れる第二の導電体に隣接して配置されたものであって、上記磁束検出素子は上記感受面から伸びる垂直線上あるいはその近傍に上記第二の導電体があるようにして上記屈曲部に配設されたものであることを特徴とする請求項１に記載の電流検出装置。
【請求項３】
上記導電体の屈曲部は直線部とこの直線部から所定の角度をなすようにして所定方向に延在された延在部とを有し上記導電体は上記導電体を流れる電流とは別の電流が流れる第三の導電体に隣接して配置されたものであって、上記第三の導電体は上記導電体の屈曲部の直線部と平行な平行部とこの平行部から上記導電体の屈曲部の延在部の延在方向と反対方向に延在された逆方向延在部とを有するものであることを特徴とする請求項１に記載の電流検出装置。
【請求項４】
上記導電体の屈曲部は直線部とこの直線部から所定の角度をなすようにして所定方向に延在された延在部とを有し上記導電体は上記導電体を流れる電流とは別の電流が流れる第四の導電体に隣接して配置されたものであって、上記第四の導電体は上記屈曲部の直線部と平行な平行部とこの平行部から上記屈曲部の延在部の延在方向と同方向に延在された同方向延在部とを有し、上記磁束検出素子は上記感受面から伸びる垂直線上あるいはその近傍に上記同方向延在部があるようにして配設されたものであることを特徴とする請求項１に記載の電流検出装置。
【請求項５】
直線状導体を有する導電体に流れる電流による磁束を測定することにより上記電流を求めるものであって、感受面を有し上記直線状導体に接するか所定の距離を設けて配設され上記磁束を電気信号に変換する磁束検出素子と、上記直線状導体に接するか所定の距離を設けるとともに上記磁束検出素子を上記電流と交差する方向から挟むようにして配設された一対の磁性体部材を備えた電流検出装置。
【請求項６】
屈曲部を有する導電体に流れる電流による磁束を測定することにより上記電流を求めるものであって、感受面を有し上記屈曲部に配設され上記磁束を電気信号に変換する磁束検出素子と、上記磁束検出素子を上記電流と交差する方向から挟むようにして上記屈曲部に配設された一対の磁性体部材を備えた電流検出装置。
【請求項７】
上記屈曲部は直線状導体とこの直線状導体から所定の曲げ半径で曲げられた曲げアール部を介して延在された延在導体とを有するものであり、上記一対の磁性体部材は上記直線状導体及び上記延在導体の両者に接してあるいは近接して配置しうるようにアール加工あるいは面取り加工された加工部を有するものであることを特徴とする請求項６に記載の電流検出装置。
【請求項８】
上記導電体は上記導電体を流れる電流とは別の電流が流れる別の導電体に隣接して配置されたものであって、上記一対の磁性体部材の一方は上記直線状導体の上記別の導電体に面する側を覆う覆い用磁性部材を有するものであることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の電流検出装置。
【請求項９】
上記磁束検出素子の感受面の近傍に補助鉄心部材を設けたことを特徴とする請求項５ないし請求項８のいずれか１項に記載の電流検出装置。
【請求項１０】
上記一対の磁性体部材は上記導電体を流れる電流が流れる方向と交差する方向に所定の対向間隙を設けて上記導電体に固定されたものであり、上記磁束検出素子は支持部材に支持され上記対向間隙に挿脱可能に配設されたものであることを特徴とする請求項５ないし請求項９のいずれか１項に記載の電流検出装置。
【請求項１１】
上記導電体は上記導電体を流れる電流とは別の電流が流れる別の導電体に隣接して配置されるとともに上記別の電流を測定すべく別の電流測定用磁束検出素子が配設されたものであって、上記導電体に流れる上記電流を上記磁束検出素子により検出される上記電気信号と上記別の電流測定用磁束検出素子により検出される電気信号とに基づき求める電流算出手段が設けられたものであることを特徴とする請求項１または請求項５または請求項６に記載の電流検出装置。
【請求項１２】
上記電流算出手段は、上記磁束検出素子により検出される上記電気信号に第一の補正係数を乗じるとともに上記別の電流測定用磁束検出素子により検出される電気信号に第二の補正係数を乗じて上記導電体に流れる上記電流を求めるものであることを特徴とする請求項１１に記載の電流検出装置。
【請求項１３】
上記電流算出手段の上記第一及び第二の補正係数は、それぞれ一定値とされたものであることを特徴とする請求項１２に記載の電流検出装置。
【請求項１４】
上記電流算出手段の上記第一及び第二の補正係数は、上記磁性体部材の温度または上記磁性体部材の周囲温度に応じて変化するものであることを特徴とする請求項１２に記載の電流検出装置。
【請求項１５】
上記導電体は、直流電力と交流電力とを相互変換する三相インバータ装置における上記直流電力あるいは上記交流電力を供給するためのものであることを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の電流検出装置。
【請求項１６】
上記電力変換装置及び上記磁束検出素子は磁気遮蔽可能な収容器に収容されたものであることを特徴とする請求項１５に記載の電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電流検出装置に係り、特に電力変換装置に装着するのに適した電流検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流検出装置としての電流センサとして、二つに分割されたＵ字状の鉄心と、この鉄心の分割部に挟持されるように挿入されたホール素子と、このホール素子を取り付ける制御基板と、これらを一体化するセンサ筐体とを備え、上記Ｕ字状の鉄心の内面部に沿ってＵ字状の凹部を形成したものがある。そして、Ｕ字状の凹部にブスバーを挿入して組み付けることが容易であり、またブスバーを組み付けた後に電流センサを取り付けることができるというものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８９０３９公報（段落番号００１０、００１２及び図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電流検出装置は以上のように構成され、電流センサーは鉄心、制御基板、それらを一体化するセンサー筐体などで構成されるため、センサー筐体が入るスペースが必要であった。また、鉄心の内面部に沿って形成されたＵ字状の凹部にブスバーを配置しているために、この鉄心の磁束密度を飽和磁束密度以下に抑制する必要があるために鉄心の体積を大きくする必要があった。この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、小形化を図ることができるとともに、感度が良く、またノイズの少ない電流検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係る電流検出装置においては、屈曲部を有する導電体に流れる電流による磁束を測定することにより電流を求めるものであって、感受面を有し屈曲部に配設され磁束を電気信号に変換する磁束検出素子を備えたものである。
【０００６】
そして、直線状導体を有する導電体に流れる電流による磁束を測定することにより電流を求めるものであって、感受面を有し直線状導体に接するか所定の距離を設けて配設され磁束を電気信号に変換する磁束検出素子と、直線状導体に接するか所定の距離を設けるとともに磁束検出素子を電流と交差する方向から挟むようにして配設された一対の磁性体部材を備えたものである。
【０００７】
さらに、屈曲部を有する導電体に流れる電流による磁束を測定することにより電流を求めるものであって、感受面を有し屈曲部に配設され磁束を電気信号に変換する磁束検出素子と、磁束検出素子を電流と交差する方向から挟むようにして屈曲部に配設された一対の磁性体部材を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る電流検出装置は、屈曲部を有する導電体に流れる電流による磁束を測定することにより電流を求めるものであって、感受面を有し屈曲部に配設され磁束を電気信号に変換する磁束検出素子を備えたので、屈曲部においては磁束密度が高いので導電体に流れる電流による磁束を感度よく測定できる。また、鉄心を用いないので、小形軽量化を図ることができる。
【０００９】
そして、直線状導体を有する導電体に流れる電流による磁束を測定することにより電流を求めるものであって、感受面を有し直線状導体に接するか所定の距離を設けて配設され磁束を電気信号に変換する磁束検出素子と、直線状導体に接するか所定の距離を設けるとともに磁束検出素子を電流と交差する方向から挟むようにして配設された一対の磁性体部材を備えたので、一対の磁性体部材の間の磁束密度がほぼ一定であるため、一対の磁性体部材と磁束検出素子の位置のずれが生じても磁束の検出誤差がほとんど発生せず、また一対の磁性体部材により磁束検出素子と鎖交する磁束が増えるので、導電体に流れる電流による磁束を感度よく測定できる。
【００１０】
さらに、屈曲部を有する導電体に流れる電流による磁束を測定することにより電流を求めるものであって、感受面を有し屈曲部に配設され磁束を電気信号に変換する磁束検出素子と、磁束検出素子を電流と交差する方向から挟むようにして屈曲部に配設された一対の磁性体部材を備えたので、屈曲部においては磁束密度が高いので一対の磁性体部材の作用と相俟って導電体に流れる電流による磁束を感度よく測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１〜図３は、この発明を実施するための実施の形態１における電流検出装置の構成を示すものであり、図１は電流検出装置の構成図、図２は電流検出装置近傍の磁束密度を示す説明図、図３は従来のものの動作を説明するための説明図である。図１において、導電体としてのブスバー２は、矩形断面を有する板状の導体２ａとこの導体２ａに対してほぼ直角をなすように折り曲げられた導体２ｂとを有する屈曲部としての第一の折り曲げ部２４が形成されている。
【００１２】
ブスバー２は、図示していない単相電力変換装置パックの交流側のブスバーであり、矢印９のように、あるいはその反対方向に交流が流れる。第一の折り曲げ部２４の導体２ａが作る第一の磁束７と導体２ｂが作る第二の磁束８が磁束検出素子５の感受面１９と鎖交するように、正方形の板状の磁束検出素子５を第一の折り曲げ部２４の角度の小さい側（以下内側と呼ぶ）にあって導体２ａ及び２ｂに接するか、その近くに配置する。
【００１３】
ブスバー２に電流が流れるとき、図２に示すように第一の折り曲げ部２４の内側の頂点が最も磁束密度が高く離れるに従い磁束密度が低下する。従って、多くの磁束を感受部１９に集めたい場合は、磁束検出素子５の感受部１９が折り曲げ部２４の内側頂点に近いほうが望ましく、磁束検出素子５を第一の折り曲げ部２４の内側に導体２ａ及び２ｂに接するか、その近くに配設する。なお、磁束検出素子５は図示しない単相電力変換装置パックの制御基板に固定保持されている。なお、磁束検出素子５は感受部１９と鎖交する磁束を電気信号に変換して検出するものである。
【００１４】
ところで、例えば図３の従来のもののように直線状の導体２ａしか有しないブスバー２の直線状の導体２ａの近傍に磁束検出素子５を配置した場合は、感受面１９には第一の磁束７だけが入る。これに対し、図１に示した電流検出装置によれば、第一の磁束７と第二の磁束８が磁束検出素子５の感受面１９に鎖交する。その結果、感受面１９では磁束密度が第二の導体２ｂを有しないブスバーに磁束検出素子５を設けた場合（図３）の約倍になる。そして、導体２ａと導体２ｂとがなす９０度の内側頂点が最も磁束密度が高く、離れるに従い低くなる。
【００１５】
このため、磁束検出素子５を上記内側頂点に接するように、すなわち第一の折り曲げ部２４の導体２ａと導体２ｂの両者に接するように配置するとそこが最も磁束密度の高い位置になり、磁束検出素子５が検出する検出信号のノイズに対する信号レベルが上がる。この時、磁束検出素子５がホール素子やホールＩＣやＭＲＥ素子（磁気抵抗効果素子）など磁気変換作用を利用した素子であるなら、感受面に対して磁束が垂直に鎖交するように配慮して配置する。以上のような配置により、磁束検出素子５で検出できる磁束密度が増加し、ノイズレベルに対して信号レベルが高く、感度の高い電流検出装置を得ることができる。また、鉄心を用いないので、小形軽量化を図ることができる。
【００１６】
実施の形態２．
図４及び図５は、この発明の実施の形態２を示すものであり、図４は電流検出装置の構成図、図５は電流検出装置の変形例を示す構成図である。図４において、ブスバー２には図１に示したものと同様の導体２ａ及び２ｂにて形成された第一の折り曲げ部２４と、直角に折り曲げられた導体２ｂとこの導体２ｂをさらに図４の水平方向に９０度折り曲げた導体２ｃを有する第二の折り曲げ部２５が設けられている。
【００１７】
そして、第二の折り曲げ部２４の内側に磁束検出素子５が配置されている。このような第二の折り曲げ部２５を設け、導体２ｃを導体２ａと平行な方向に折り曲げることにより、ブスバー２の導体２ｂの長さを短くすることができ、ブスバー２の配設の自由度が高くなる。また、図５の変形例のように導体２ｂから第一の折り曲げ部２４の導体２ａ及び２ｂに直交する方向に導体２ｄを延在させて導体２ｄが導体２ａに対して９０度方向を変えるようにすることもできる。
【００１８】
実施の形態３．
図６及び図７は、この発明の実施の形態３を示すものであり、図６は電流検出装置の構成図、図７は電流検出装置の変形例を示す構成図である。図６において、導体２ａの端部を図６における上方に９０度曲げた導体２ｆとこの導体２ｆに対してさらに直角をなす導体２ｇを設けて第三の折り曲げ部２６と第四の折り曲げ部２７を形成し、これら導体２ｂ，２ａ，２ｆすなわち第一ないし第四の折り曲げ部２４〜２７にて屈曲部としてのコ状部２８を形成する。
【００１９】
そして、このコ状部２８の内側に磁束検出素子５を配設する。すなわち、ブスバー２を構成するコ状部２８の導体２ｂ，２ａ，２ｆが磁束検出素子５の感受部１９を取り巻くように磁束検出素子５を配置する。その結果、感受部１９に入る磁束は第一の磁束７、第二の磁束８の他に、第３の磁束２０が加わる。なお、図６では３方向の磁束７，８，２０を示したが、感受部１９に入る磁束はビオ・サバールの法則に従う。さらに、図７の変形例に示すようにブスバー２の導体を円形に曲げた屈曲部としての導体２ｊを設けて、導体２ｊに囲まれた内側に磁束検出素子５を配置して導体２ｊが磁束検出素子５を少なくとも半周以上に亘って取り巻くようにしても同様の効果を奏する。このように、屈曲部においては磁束密度が高いので、ブスバー２に流れる電流による磁束を感度よく検出できる。
【００２０】
実施の形態４．
図８〜図１０は、この発明の実施の形態４である電流検出装置を示すものであり、図８は電流検出装置の構成を示す構成図であり、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の切断線Ｄにおける断面図である。図９は磁束検出素子に鎖交する磁束を示す説明図、図１０は磁束検出素子の位置を変えたときに鎖交する磁束を示す説明図である。図８において、ブスバー２は、単相電力変換装置パック６を複数個使用した、小形電力変換装置の交流側のものである。この実施の形態における電流検出装置は、上記ブスバー２に磁束検出素子５を配置してその磁束を測定して、ブスバー２に流れる電流を求める。なお、ブスバー２は、図４に示したものと同様のものであり、導体２ａ，２ｂ，２ｃが２段に鉤形を成すように折り曲げられている。
【００２１】
単相電力変換装置パック６の電源側の端子である矩形断面を有する導体にて形成された板状の第二の導電体としてのＰ端子１３、Ｎ端子１４が図８（ｂ）のようにその厚さ方向の中心線が左右方向の直線Ｅ上にあるようにして配置されている。ブスバー２は、直線Ｅよりも下方にあってＰ端子１３、Ｎ端子１４から等距離になる位置に、その幅方向が直線Ｅと平行になるようにして配置されている。磁束検出素子５は、その感受面１９が直線Ｅ上にあってかつ感受面１６が直線Ｅと直交するようにして、ブスバー２の導体２ａに接して配設されている。
【００２２】
ところで、図１０に示すように感受面１９の中心がＰ端子１３及びＮ端子（図９においては図示しない）が位置する直線Ｅ上にない場合は、図１０に示すように例えばＰ端子１３に流れる電流による第三の磁束１５が磁束検出素子５と鎖交するが、感受面１９は第三の磁束１５の接線成分１７のうち、水平成分１６に対してだけ感度がある。この水平成分１６は磁束検出素子５のノイズとなる。しかし、この実施の形態では、図８に示すように、Ｐ端子１３、Ｎ端子１４及び磁束検出素子５の感受面１９が同一の直線Ｅ上にあるように配置しているので、図９に示すようにＰ端子１３による第三の磁束１５は感受面１９上では第三の磁束１５の接線成分１７の方向が感受面１９とほとんど平行になり、第三の磁束１５の水平成分１６は激減する。
【００２３】
その結果、磁束検出素子５の検出信号に対してＰ端子１３やＮ端子１４の電流による磁束の影響は０に近くなる。また、隣の単相電力変換装置パック６のＡＣ（交流）電流が流れるブスバー２も直線Ｅ上に配置して磁束検出素子５の感受部１９の中心線と一致させることにより、隣の単相電力変換装置パック６のブスバー２が作る磁束の影響をほとんどなくすことができる。
【００２４】
以上のように、ホール効果等を利用した磁束検出素子の感度は感受面に対して垂直方向の磁束感度が高く、また、水平方向の磁束に対する感受性は低い。このことを利用して、測定対象となるブスバー２は発生する磁束が磁束検出素子５の感受面１９にほぼ垂直に鎖交するように配置される。ところが、磁束検出素子５に対して磁束の影響を及ぼす程度に近接する第二の導電体としてのＰ端子１３やＮ端子１４が存在すると、このＰ端子１３やＮ端子１４が作る第二の磁束が磁束検出素子５にて検出され、ノイズになる。
【００２５】
これを防ぐために、Ｐ端子１３やＮ端子１４が磁束検出素子５の感受面１９の中心から立てた垂直線上あるいはその近傍に位置するようにすると、Ｐ端子１３やＮ端子１４が作る磁束は図９に示すように、感受面１９と第三の磁束１５の接線方向が一致するため、磁束検出素子５の感受面１９に鎖交するＰ端子１３やＮ端子１４が作る第三の磁束１５の垂直成分がなくなるか、激減する。そのため、Ｐ端子１３やＮ端子１４等の第二の導電体の電流による影響が小さい電流検出装置を得ることができる。
【００２６】
実施の形態５．
図１１は、この発明の実施の形態５である電流検出装置の構成を示す構成図であり、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の切断線Ｆにおける断面図である。図１１に示されるように、単相電力変換装置パック６の本体６ａから第三の導電体としてのＰ端子１３、Ｎ端子１４、及びＡＣ電流が流れるブスバー２が、同一方向に（図１１（ａ）では右方に）引き出されている場合、ブスバー２は直線部としての導体２ａとこの導体２ａから直角方向に折り曲げられた延在部としての導体２ｂを有するが、上記導体２ａ上に配置された磁束検出素子５よりも単相電力変換装置パック６の本体６ａに近い位置で、ブスバー２の導体２ａに対する磁束検出素子５の配置方向とは逆方向に（図１１（ｂ）では下方側に）Ｐ端子１３及びＮ端子１４を直角に曲げて逆方向延在部としての導体１３ｂ，１４ｂを設ける。
【００２７】
このように、第二の導電体としてのＰ端子１３及びＮ端子１４は、導体２ａに対して磁束検出素子５が位置する方向とは逆の方向に折り曲げられた逆方向延在部としての導体１３ｂ，１４ｂを有している。その結果、Ｐ端子１３とＮ端子１４に電流が流れ発生する磁束のうち、磁束検出素子５の感度が高い方向の成分を大幅に減らし、磁束検出素子５のノイズを小さくすることができる。
【００２８】
実施の形態６．
図１２〜図１４は、この発明の実施の形態６である電流検出装置を示すものであり、図１２は電流検出装置の構成を示す構成図であり、図１２（ａ）は平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の切断線Ｇにおける断面図である。図１３は磁束検出素子に鎖交する磁束を示す説明図、図１４は磁束検出素子の位置を変えたときに鎖交する磁束を示す説明図である。図１２において、ブスバー２の導体２ａに対して磁束検出素子５が位置する方向と同一方向すなわち上方向に単相電力変換装置パック６の第４の導電体としてのＰ端子１３及びＮ端子１４を曲げる場合、図１２（ｂ）における平行部としての水平部から図１２（ｂ）の上方へ折り曲げられた同方向延在部であるＰ端子１３の導体１３ｂ及びＮ端子１４の導体１４ｂが感受面１９の中心を通るとともに感受面１９に垂直な直線Ｅ上にあるようにして曲げている。
【００２９】
一般的にＰ端子１３やＮ端子１４を磁束検出素子５がブスバー２の導体２ａに対して位置する方向と同一方向である上方向に曲げる場合、Ｐ端子１３やＮ端子１４を流れる電流による磁束が磁束検出素子５に影響を与えノイズになる（詳細後述）。ところが、この実施の形態のように磁束検出素子５の感受部１９とＰ端子１３やＮ端子１４の折り曲げ位置が直線Ｅ上にあるように位置を一致させると、図１３のように、Ｐ端子１３やＮ端子１４の折り曲げた後の導体１３ｂ，１４ｂで発生する第三の磁束１５の接線成分１７が磁束検出素子５の感度成分の方向と垂直に交わるため、磁束検出素子５が感受する成分１８（図１４参照）は発生しない。
【００３０】
ところが、図１４のように、磁束検出素子５の感受部１９に対してＰ端子１３やＮ端子１４の折り曲げ位置がずれると、第三の磁束１５の接線成分１７が変化し、磁束検出素子５の感受する成分１８が発生することになる。以上のように、磁束検出素子５の感受部１９とＰ端子１３、Ｎ端子１４の折り曲げ部を一致させることにより、折り曲げ後の導体１３ｂ，１４ｂで発生する磁束は磁束検出素子５に影響を与えなくなり、検出信号のノイズを低減できる。
【００３１】
実施の形態７．
図１５〜図１８は、この発明の実施の形態７である電流検出装置を示すものであり、図１５は電流検出装置の構成を示す構成図であり、図１５（ａ）は平面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）の切断線Ｊにおける断面図である。図１６は、図１５の電流検出装置の変形例を示す電流検出装置の構成図であり、図１６（ａ）は平面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）の切断線Ｋにおける断面図である。図１７及び図１８は電流検出装置に鎖交する磁束を示す説明図である。図１５において、一対の磁性体部材としての磁性材料にて矩形のブロック状に形成された第一の鉄心片３と第二の鉄心片４を、磁束検出素子２が挿入できるように図１５（ｂ）における左右方向にすなわち電流が流れる方向と直交する方向に所定の間隔を確保した状態でブスバー２の直線状の導体２ａに固定している。磁束検出素子２は制御基板１に実装され、対向する上記第一の鉄心片３と第二の鉄心片４との間に挿入されている。
【００３２】
また、図１５の電流検出装置の変形例を図１６に示す。図１６において、第一の鉄心片３と第二の鉄心片４は、絶縁を保つための絶縁物３３を介してブスバー２の導体２ａに固定されている。第一の鉄心片３と第二の鉄心片４は、できるだけ導体２ａに近接させることが好ましいが、このように絶縁物３３を介挿しても、直接導体２ａ上に配置したときとほぼ同等の効果が得られる。この場合も、磁束検出素子２は制御基板１に実装され、対向する上記第一の鉄心片３と第二の鉄心片４との間に挿入されている。
【００３３】
以上のように、ブスバー２の導体２ａ上に磁束検出素子２を導体２ａに流れる電流の方向と直交する方向から挟むようにして第一の鉄心片３と第二の鉄心片４とを配置したことで、第一の鉄心片３と第二の鉄心片４の間の磁束方向は、磁束検出素子２の感度方向である感受面１９に垂直な方向に整えられると同時に、第一及び第二の鉄心片３，４を使わない場合にくらべ磁束密度が増加する。そのため、磁束検出素子２の検出する信号レベルとノイズレベルとの差が大きくなり、ノイズに強い電流検出装置とすることができる。
【００３４】
また、磁束検出素子５、ブスバー２及び第一の鉄心片３と第二の鉄心片４との間に組み立てによる位置ずれが生じても、第一の鉄心片３と第二の鉄心片４間の磁束密度が一定であるため、磁束の検出誤差はほとんど発生しないか、極めて少ない。
【００３５】
さらに、第一の鉄心片３と第二の鉄心片４は、ブスバー２に近接する他のブスバーが発生する磁束を磁束検出素子５に到達させないように遮蔽する作用効果を有する。すなわち、図１７に示すように隣接する単相電力変換装置パック（図１７では図示していない、例えば図８の単相電力変換装置パック６を参照）のＰ端子１３から発生する第二の磁束１５の磁路が第二の鉄心片４の内部に形成されるため、変形第三の磁束１１５になり磁束検出素子５に到達しにくくなり、ノイズを低減できる。また、図示していないが、Ｎ端子から発生する第三の磁束の磁路が第一の鉄心片３の内部に形成されるため、同様に変形第三の磁束になり磁束検出素子５に到達しにくくなる。
【００３６】
また、図１８に示すように、ブスバー２に隣接するＰ端子１３（または図示していないＮ端子）の折り曲げられた導体１３ｂが、磁束検出素子５の感受面１９よりも図１８における左方であって、導体２ａに対して磁束検出素子５がある側（図１８で紙面に垂直な方向で手前側）に折り曲げられているような場合、折り曲げた後の導体１３ｂから発生する第三の磁束１５は、第一の鉄心片３や第二の鉄心片４を通過する磁路を形成しやすいため、図１８に示すように変形第三の磁束１１５になり磁束検出素子５に変形第三の磁束１１５は到達しづらくなる。その結果、磁束検出素子のノイズを低減できる。
【００３７】
以上のように、第一の鉄心片３と第二の鉄心片４を設けることにより、第一及び第二の鉄心片３，４を設けない場合よりブスバー２の磁束を効率良く磁束検出素子５に集めることができると同時に、第一の鉄心片３と第二の鉄心片４はブスバー２の周囲全体に配置してないため、第一及び第二の鉄心片３，４を形成する鉄心材料の飽和磁束密度以下での設計が容易であり、フェライトなどの飽和磁束密度が珪素鋼板より低い材料を第一及び第二の鉄心片３，４に使用することができる。
【００３８】
実施の形態８．
図１９は、この発明の実施の形態８である電流検出装置の構成を示す構成図である。図１９において、ブスバー２の導体２ａの裏面、つまり第一の鉄心片３と第二の鉄心片４とが固定されている側と反対側の面に、補助磁性片としての第三の鉄心片１１を配置している。この場合、導体２ａの磁束検出素子５と反対側の磁束の広がりが抑えられ、結果的に磁束検出素子５の磁束密度が増加する効果が得られる。
【００３９】
実施の形態９．
図２０〜図２３は、この発明の実施の形態９である電流検出装置を示すものであり、図２０は電流検出装置の構成図であり、図２０（ａ）は正面図、図２０（ｂ）は側面図である。図２１は図２０（ａ）の切断線Ａにおける断面図、図２２は図２０（ａ）の切断線Ｂにおける断面図である。図２３は、電流検出装置の組み立て方法を説明するための説明図である。図２０（ａ）において、単相１アーム分の変換装置である単相電力変換装置パック６の本体６ａから図（ａ）における水平方向に引き出された電流導通用のブスバー２に、第一の折り曲げ部２４が設けられている。
【００４０】
この第一の折り曲げ部２４は、単相電力変換装置パック６の本体６ａに図の水平方向から接続された導体２ａとこの導体２ａを単相電力変換装置パック６制御基板１の方向である図の上方向にほぼ直角に折り曲げた導体２ｂとにより形成されている。そして、第一の鉄心片３と第二の鉄心片４とは、導体２ａ及び２ｂに接するようにして、かつ磁束検出素子５を挿入できるように図（ａ）の奥行き方向に所定の間隔を確保した状態で、導体２ａに固定されている。以上の導体２ａ，２ｂ、第一及び第二の鉄心片３，４にて、鉄心組立体１１０が構成されている。
【００４１】
また、磁束検出素子５は、単相電力変換装置パック６の制御基板１に磁性体で形成された位置調整部品３０を介して取り付けられている。そして、制御基板１と位置調整部品３０と磁束検出素子５とにより、磁束検出体１２０が構成されている。磁束検出素子５は、図２０（ａ）の切断線Ａにおける断面図である図２１に示すように第一の鉄心片３と第二の鉄心片４との対向間隙の中心に位置するとともに、図２０（ｂ）の切断線Ｂにおける断面図である図２２に示すように磁束検出素子５はその感受面１９と直交する方向（図２２における紙面と直交する方向）から見て第一の鉄心片３及び第二の鉄心片４からはみ出さない所定の位置に位置している。なお、図２０において、第一及び第二の鉄心片３，４を、ブスバー２の導体２ａ及び２ｂに対して絶縁シート等の絶縁物で絶縁してもよく、磁束検出素子５と導体２ａ及び２ｂとの距離が、絶縁物を設けない場合とそれほど変わらなければ、同等の効果を奏する。
【００４２】
次に、以上のように構成された電流検出装置の組み立て方法について説明する。
第一の折り曲げ部２４を有するブスバー２は、予め単相電力変換装置パック６の本体６ａに接続固定されている。第一の鉄心片３と第二の鉄心片４とを、第一の折り曲げ部２４の導体２ａ及び２ｂに接するようにして、かつ磁束検出素子５を挿入できるように図２０（ａ）の奥行き方向に所定の対向間隙を確保した状態で、導体２ａに固定して、鉄心組立体１１０を構成する。
【００４３】
また、単相電力変換装置パック６の制御基板１に位置調整部品３０を介して磁束検出素子５を取り付け、磁束検出体１２０を構成する。そして、図２３に示すように、磁束検出体１２０と鉄心組立体１１０とを、上記のように第一の鉄心片３と第二の鉄心片４との対向間隙内の所定の位置に磁束検出素子５が位置するように挿入して、組み立てる。この時、位置調整部品３０により、磁束検出素子５と、第一の鉄心片３及び第二の鉄心片４との相対位置を調整し、所定の位置関係にあるようにする。この位置調整部品３０を磁性体で構成しているので、磁束検出素子５の端子に乗るノイズ防止に役立つ。なお、磁束検出体１２０と鉄心組立体１１０とを、組み合わせ後も必要に応じて鉄心組立体１１０から磁束検出体１２０を離脱させることが可能である。すなわち、第一の鉄心片３と第二の鉄心片４との対向間隙内に磁束検出素子５を自由に挿脱することができる。また、位置調整部品３０は必ずしも強磁性体で形成する必要はない。
【００４４】
以上のようにこの実施の形態によれば、ブスバー２に第一の折り曲げ部２４を設けたことにより、第一の折り曲げ部２４の角度の小さい側（以下内側とよぶ）での磁束密度は、直線状の導体を有するブスバーに設けた場合より大きくなる。ブスバー２の第一の折り曲げ部２４に第一の鉄心片３と第二の鉄心片４を配設することで、磁束検出素子５の近傍における磁束密度が増加するので、磁束検出素子が検出磁束密度が増加し、磁束検出素子の出力電圧レベルが増加し、ノイズに強い電流検出装置を得ることができる。
【００４５】
また、これら第一の鉄心片３と第二の鉄心片４にはさまれた空間の磁束密度は均一になる。このため、図２２に示すように第一の鉄心片３の外（紙面水平方向）に磁束検出素子５がはみ出さない限り、磁束検出素子５ではほぼ均等な磁束密度を観測することができる。そのため、制御基板１に取付けられた磁束検出素子５が、制御基板１の組み立て誤差により、多少、第一の鉄心片３や第二の鉄心片４と位置がずれても、そのズレによる磁束密度の変化が極めて小さく、感度のよい電流検出装置を構成できる。
【００４６】
鉄心を、ブスバー２を周回する鉄心とせず、第一の鉄心片３と第二の鉄心片４で構成することにより、第一及び第二の鉄心片３，４の内部の磁束密度を容易にその飽和磁束密度より小さく設計できるため、鉄心による損失が少なく、ブスバー２の電流を大きくすることが可能である。すなわち、鉄心を小形軽量化できる。本実施例のブスバー２の導体２ａが作る第一の磁束７及び第二の磁束を集めるための鉄心片は第一の鉄心片３と第二の鉄心片４で構成しているために、磁路には多くの空間のエアギャップが存在する。
【００４７】
そのため、第一の鉄心片３や第二の鉄心片４の内部の磁束密度は飽和磁束密度よりはるかに小さくヒステリシスの影響も、ブスバー２を周回する磁路全体に鉄心を配置した場合より小さい結果になる。また、ブスバー２に更に第二の折り曲げ部２５を設けることにより、省スペースと配線の自由度が増す。
【００４８】
さらに鉄心組立体１１０と磁束検出体１２０を別々に製作した後、これを組み立てる。これにより、製作が容易になると同時に、例えば、磁束検出素子５の個々の特性のばらつきを組み立て前に、試験調整用に作った基準となる鉄心組立体１１０と組み合わせて特性を測定したり調整したりすることができる。同様に、鉄心組立体１１０を試験調整用に作った基準となる磁束検出体１２０と組み合わせて特性を測定したり調整したりすることができる。従って、安定した品質の鉄心組立体１１０や磁束検出体１２０、ひいては安定した品質の電流検出装置を製作することが可能になる。
【００４９】
実施の形態１０．
図２４、図２５は、この発明の実施の形態１０である電流検出装置を示すものであり、図２４は電流検出装置の構成図であり、図２４（ａ）は断面図、図２４（ｂ）は要部拡大図、図２５はブスバーの導体の曲げ部に比較的大きい曲げ半径の曲げアール部がある場合の磁束検出素子の導体への装着状況を説明するための説明図である。図２４（ａ）において、図示しない単相１アーム分の変換装置である単相電力変換装置パックの本体（図２０の符号６ａ参照）から図２４（ａ）における水平方向に引き出された電流導通用のブスバー２に、第一の折り曲げ部１２４及び第二の折り曲げ部１２５が設けられている。
【００５０】
屈曲部としての第一の折り曲げ部１２４は、単相電力変換装置パックの本体（図示せず、図２０（ａ）の本体６ａ参照）に図２０（ａ）の水平方向から接続された直線状導体としての導体２ａとこの導体２ａを単相電力変換装置パックの制御基板１の方向である図２４（ａ）の上方向に所定の曲げ半径を有する曲げアール部１２４ａを設けてほぼ直角に折り曲げられた延在導体としての導体２ｂとにより形成されている。第二の折り曲げ部１２５は、導体２ｂを導体２ａと同じ方向（図２４（ａ）の右方向）に曲げアール部１２５ａを設けてほぼ直角に折り曲げられた導体２ｃとにより形成されている。正方形の板状の第一の鉄心片１０３及び図示しない第二の鉄心片は、その右下角部をアール部１２４ａよりもわずかに大きいアール加工を行った角部１０３ａが設けられており、導体２ａ及び２ｂに接触した状態で導体２ａに固定されている。なお、磁束検出素子５は、図２０に示したものと同様のものである。
【００５１】
第一及び第二の鉄心片にこのように角部を設けることにより、第一の折り曲げ部１２４に比較的大きな半径のアール部１２４ａがある場合でも、第一の鉄心片１０３及び第二の鉄心片を導体２ａ及び２ｂの両者に接してあるいは近接して設けることができる。第一の折り曲げ部１２４に比較的大きな半径のアール部１２４ａがある場合に、第一及び第二の鉄心片に上記のような角部を設けないと、第一の鉄心片３及び図示しない第二の鉄心片図は、図２５に示すように導体２ａか導体２ｂのいずれか一方に接してしか配置することができない（図２５では、第一の鉄心片３が導体２５ａにだけ接している）。
【００５２】
この場合、第一及び第二の鉄心片ひいては磁束検出素子５が、導体２ｂ（あるいは２ａ）から離れることになり、導体から離れる距離によって磁束密度が変動するため、組み立てた電流検出装置ごとに誤差が生じるが、第一及び第二の鉄心片の２つの側面がブスバー２の各導体２ａ，２ｂに接するように各鉄心片の角をアール（Ｒ）加工または面取り加工することにより、磁束検出素子５に入る磁束密度が高い位置において磁束を測定可能であるとともに、組み立てによる検出誤差のばらつきのない電流検出装置を得ることができる。
【００５３】
実施の形態１１．
図２６〜図２９はこの発明の実施の形態１１による電流検出装置を示すものであり、図２６は電流検出装置の構成を示す構成図であり、図２６（ａ）は正面図、図２６（ｂ）は側面図である。図２７は図２６の電流検出装置の変形例を示す構成図、図２８はさらに図２６の電流検出装置の変形例を示す構成図、図２９はさらに図２６の電流検出装置の変形例を示す構成図である。図２６において、ブスバー２の導体２ａ及び２ｂの第一の鉄心片３と第二の鉄心片４とが設けられている側と反対側に、Ｌ状の第四の鉄心片１０を導体２ａ及び２ｂに接して配置している。第四の鉄心片１０の幅（図２６の紙面に垂直な方向の寸法）は、対向配置された第一の鉄心片３と第二の鉄心片４との外側寸法Ｗ（図２６（ｂ））と同じである。
【００５４】
第四の鉄心片１０を設けることにより、磁束検出素子５での磁束密度が増加し、磁束検出素子５の検出信号のＳＮ比を向上させることができる。また、第三の鉄心片１０は、図２７の変形例に示すような形の第五の鉄心１０ａや図２８の他の変形例に示すような形の第六の鉄心１０ｂあるいは、図２９のさらに他の変形例に示すように第五の鉄心１０ａと第六の鉄心１０ｂとを同時に設けてもよい。そして、これらの補助磁性片としての鉄心片１０，１０ａ，１０ｂを設けることにより、鉄心片１０，１０ａ，１０ｂのいずれも設けない場合に比べて磁束検出素子５の磁束密度が増加し、電流検出装置の検出感度が高なる。
【００５５】
実施の形態１２．
図３０は、この発明の実施の形態１２である電流検出装置の構成を示す構成図であり、図３０（ａ）は平面図、図３０（ｂ）は図３０（ａ）の切断線Ｃにおける断面図である。この実施の形態は、図３０に示されるように、単相電力変換装置パック６を３組ケース１２内に配置した小形３相電力変換装置に図２０に示した電流検出装置を設けたものである。単相電力変換装置パック６の本体６ａから別の導電体としてのＰ端子１３、Ｎ端子１４、及びＡＣ電流が流れるブスバー２が、同一方向に（図３０では右方に）引き出されている。このブスバー２が図２０に示したブスバー２に相当するものであり、第一及び第二の鉄心片３，４は導体２ａ上に導体２ａ及び２ｂに接するようにして導体２ａに固定されている。
【００５６】
ところで、単相電力変換装置パック６はケース１２外部へ電流を出力するために例えばブスバー２の導体２ｃに接続端子部が設けられており、そこにケーブルや外部ブスバーにより負荷と配線される。この時、外部ブスバーやケーブルには電流が流れ、その電流は磁束を発生させる。それらケーブルや外部ブスバーをケース近くに配置すると、ケーブルや外部ブスバーにより発生した磁束がケース内部に入り、磁束検出素子５に影響を与えるおそれがある。また、別の系統の配線や外部ブスバーが作る磁束がケース内部に入り、磁束検出素子５に影響を与えることもある。この時、磁束検出素子５はノイズとして、それらの磁束を検出してしまうために、正しい測定ができなくなる。そこで、ケース１２の一部分または全てを磁性体で構成すると、ケーブルや外部ブスバーが作る磁束は磁気抵抗の少ない磁性体のケース１２を通りやすくなり、磁気抵抗の大きい空気層である電力変換装置の内部には入りにくくなる。その結果、磁束検出素子５はケーブルや外部ブスバーの作る磁束の影響を受けにくくなり、安定した電流測定ができる電流検出装置を得ることができる。
【００５７】
実施の形態１３．
図３１及び図３２はこの発明の実施の形態１３による電流検出装置を示すものであり、図３１は電流検出装置の構成を示す構成図、図３２は図３１の電流検出装置の磁束を示す説明図である。図３１において、矩形断面を有するブスバー２は、単相電力変換装置パック６を複数個使用した、小形電力変換装置の交流側のものである。単相電力変換装置パック６の直流側の出力端子である矩形断面を有する導体にて形成された別の導電体としての板状のＰ端子１３（Ｎ端子は図示していない）が、ブスバー２の水平な導体２ａと同じ高さに配置されている。その他の構成については、図１７に示した実施の形態と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００５８】
第一のＬ形鉄心片３７は、主鉄心片３７ａと副鉄心片３７ｂとを有する。主鉄心片３７ａは、図１７の第一のＬ形鉄心片３と同様の形状のものである。覆い用磁性部材としての副鉄心片３７ｂは、主鉄心片３７ａの図３１における左方に設けられ、その上端部はこの第一のＬ形鉄心片３と同じ高さにされ、その下端部は導体２ａよりも下方にあり、側面が導体２ａの側面に当接するとともに側面を覆うようにされている。
【００５９】
なお、第一のＬ形鉄心片３７は、磁性材料のブロックを切り欠いて上記のような主鉄心片３７ａと副鉄心片３７ｂとを形成したものであり、主鉄心片３７ａと副鉄心片３７ｂとは一体のものである。第二のＬ形鉄心片３８も、同様の一体に形成された主鉄心片３８ａと覆い用磁性部材としての副鉄心片３８ｂとを有する。そして、第一のＬ形鉄心片３７及び第二のＬ形鉄心片３８は、その主鉄心３７ａ，３８ａが所定の間隔を設けて対向するようにして、かつ副鉄心３７ｂ，３８ｂにてブスバー２を挟むとともにその両側面を覆うようにして、導体２ａに固定されている。
【００６０】
このように、主鉄心３７ａ，３８ａの外側にそれぞれ副鉄心３７ｂ，３８ｂを設けて導体２ａを挟むようにしたので、他の電流が流れるＰ端子１３や図示しないＮ端子が作る第三の磁束１５は変形した変形第三の磁束２１５のようになる。ここで、副鉄心３７ｂ，３８ｂを設けない第一及び第二の鉄心片３，４の場合（図１７参照）は、図３２（ｂ）に示すように変形した変形第三の磁束１１５が、磁束検出素子５の感受面１９の近くを通り、この磁束がノイズを増加させるおそれがある。なお、図１に示すように、第一及び第二の鉄心片３，４を設けない場合は、磁束検出素子５近傍の磁束は図３２（ａ）に示すようになるので、磁束検出素子５の検出出力におけるノイズが増加することはない。
【００６１】
これに対し、副鉄心３７ｂ，３８ｂを設けると、他の電流が流れるＰ端子１３や図示しないＮ端子が作る第三の磁束１５は、変形第三の磁束２１５のように変化し、磁束検出素子５から遠ざけることができる。このため、より確実に感受面１９に鎖交しノイズとなる磁束を減少させることができ、Ｐ端子１３や図示しないＮ端子のような別のブスバーからの磁束の影響を受けにくいノイズの少ない電流検出装置を得ることができる。
【００６２】
実施の形態１４．
図３３〜図３５はこの発明の実施の形態１４による電流検出装置を示すものであり、図３３は電流検出装置の構成を示す構成図、図３４は図３３の電流検出装置の変形例を示す構成図、図３５はさらに図３３の電流検出装置の他の変形例を示す構成図である。図３３において、図３１に示したものと同様の第一のＬ形鉄心片３７と第二のＬ形鉄心片３８とを導体２ａを挟んで設け、第一及び第二のＬ形鉄心片３７，３８の間に、素子固定基板３９に固定された磁束検出素子５を挿入している。ところが、第一のＬ形鉄心片３７と第二のＬ形鉄心片３８との間隔を広くすると、漏れ磁束が多く発生し、磁束検出素子５が検出できる磁束が低下する。
【００６３】
そこで、素子固定基板３９の磁束検出素子５と反対側の面に補助鉄心部材としての第一の補助鉄心４０を配置する。この時、第一の補助鉄心４０を素子固定基板３９に埋め込んでもよい。これにより、漏れ磁束の増加により低下した磁束密度を、部分的に増加することにより、感受面近傍の磁束密度が高くなり、磁束検出素子５が測定できる磁束を増すことができる。第一の補助鉄心４０は感受面１９の位置と一致すると、一層効果的に磁束密度を増すことができる。
【００６４】
また、図３４の変形例に示すように、補助鉄心部材としての第二の補助鉄心４１を磁束感受素子５に取り付けてもよい。あるいは、図３５の他の変形例に示すように、第一の補助鉄心４０と第二の補助鉄心４１を同時に使用してもよい。これらの結果、他からの磁束に比して測定すべき磁束が十分強くなり、ノイズに強い電流検出装置を得ることができる。
【００６５】
実施の形態１５．
図３６、図３７はこの発明の実施の形態１５による電流検出装置を示すものであり、図３６は電流検出装置の構成を示す構成図であり、図３６（ａ）は平面図、図３６（ｂ）は図３６（ａ）の切断線Ｒにおける断面図である。図３７は、図３６の電流検出装置の変形例を示す構成図である。図３６において、小形３相電力変換装置は単相電力変換装置パック６を複数個使用し、それぞれの単相電力変換装置パック６、あるいは３相の場合は２箇所の単相電力変換装置パック６の電流を測定する。
【００６６】
そのために、ブスバー２に磁束検出素子５を配置するが、小形３相電力変換装置の外部の状況によっては、外部の配線による磁束が磁束検出素子５にノイズとして検出されることがあり、正確な電流検出装置として機能しなくなることがある。そこで、この実施の形態においては小形３相電力変換装置外部からの磁束が簡単には磁束検出素子５に到達しないように、収容器としての磁性体ケース４２を設けて、所定数の単相電力変換装置パック６及びそのブスバー２に固定された磁束検出素子５を収容したものである。
【００６７】
その結果、小形３相電力変換装置の外部で発生した磁束は磁性体ケース４２により遮蔽されて、単相電力変換装置パック６や磁束検出素子５に入りにくくなり、磁束検出素子５への影響をほとんど無くすか、軽減することができ、精度の高い電流検出装置が得られる。また、図３７の変形例に示すように、アルミや銅といった導電性に優れた材料で形成されたケース１２と組み合わせて磁気遮蔽板４３を使用してもよい。この実施の形態では、磁気遮蔽板４３は所定の厚さを有する磁性鋼板であり、ケース１２の図３７における上部を全部覆っている。なお、ケース１２の内部に磁性遮蔽板を設けてもよい。この場合、ケース１２はアルミや銅といった導電性に優れた材料を使用しているので、静電シールドの機能も果たし、よりノイズに強い電流検出装置になり、正確な電流を測定することができる。
【００６８】
実施の形態１６．
図３８は、この発明の実施の形態１６による電流検出装置の構成を示す構成図である。図３８において、ブスバー２とそこを流れる電流により発生する磁束を測定する磁束検出素子５と、ブスバー２の近くに隣接して電流が流れ磁束を発生する第二のブスバー２２があり、磁束検出素子５の近くに磁気遮蔽部材としての第七の鉄心片２１が配置されている。磁束検出素子５はブスバー２からの第一の磁束７を測定して電流を求めるものであるが、第二のブスバー２２からも第三の磁束１５が発生しており、第七の鉄心片２１が設けられていない場合は、その磁束は磁束検出素子５に達する。これに対し、その第三の磁束１５を妨げるように第七の鉄心片２１を配置すると、第三の磁束１５は磁気抵抗の少ない変形第三の磁束３１５のような磁路に変形する。
【００６９】
第七の鉄心片２１を配置することで、磁束検出素子５に到達していた第三の磁束１５は磁気抵抗の少ない第七の鉄心片２１の内部を多くの割合で通る。その結果磁束検出素子５に達する第三の磁束１５の量が減少すると同時に、第三の磁束１５は磁束検出素子周辺での方向が変化して変形第三の磁束３１５のように変形し、感受部１９に対する垂直成分が激減する。その結果、第二のブスバー２２に電流が流れることによる、磁束検出素子５のノイズ（誤差）は激減するか、ほとんどなくなることになる。
【００７０】
実施の形態１７．
図３９〜図４１は、この発明の実施の形態１７を示すものであり、図３９は電流検出装置の構成図、図４０は検出磁束を示す説明図、図４１は電流検出信号の波形図である。図３９において、三相母線の導電体としてのＵ相導体６１、別の導電体としてのＶ相導体６２、Ｗ相導体６３が同じ平面上に所定の間隔を置いて配設されている。平板状の制御基板６４に演算装置６５が設けられている。また、制御基板６４に、磁束検出素子６６，６７，６８が所定の間隔を設けて固設されている。制御基板６４は、Ｕ〜Ｗ相導体６１〜６３の図３９における上面に当接した状態で、図示のように配設されている。なお、磁束検出素子６６〜６８は、図１５の磁束検出素子２と同様のものであり、図１５における第一及び第二の鉄心片３，４と同様の一対の鉄心片が設けられているが、図示を省略している。
【００７１】
磁束検出素子６６は、Ｕ相導体６１を流れる電流によって発生する磁束を検出し電気信号に変換して出力する。別の電流測定用磁束検出素子としての磁束検出素子６７は、Ｖ相導体６２を流れる発生する磁束を電気信号に変換して検出し出力する。磁束検出素子６８は、Ｗ相導体６３を流れる電流によって電流によって発生する磁束を電気信号に変換して検出し出力する。先に述べたように、各磁束検出素子６６〜６８と各相導体６１〜６３との配置関係を最適化しない限り、例えば磁束検出素子６６にはＵ相導体６１の電流による磁束だけでなく、Ｖ相導体６２の電流による磁束やＷ相導体６３の電流による磁束などの外部磁束が流入することになる。
【００７２】
ここで、外部磁束による電流検出信号への影響を、図４０、図４１によって説明する。図４０において、Ｕ〜Ｗ相導体６１〜６３を流れる電流Ｊｕ，Ｊｖ，Ｊｗによりそれぞれ磁束８１〜８３が発生する。そして、例えばＵ相導体６１を流れる電流Ｊｕによる磁束８１を検出する磁束検出素子６６には、磁束８１のみならず電流Ｊｖ，Ｊｗによる磁束８２，８３が鎖交する。同様に、他のＶ，Ｗ相導体６２，６３の電流による磁束を検出する磁束検出素子６７，６８にも本来検出すべき自分の相の磁束に加えて他の二つの相の電流による磁束が鎖交する。
【００７３】
図４１は電流検出信号の波形を示すものであるが、波形Ａ，Ｂ．Ｃは磁束検出素子６６〜６８により検出される電流検出信号Ｊｕｓ，Ｊｖｓ，Ｊｗｓ中の実電流Ｊｕ，Ｊｖ，Ｊｗに対応する成分である実電流成分Ｊｕｒ，Ｊｖｒ，Ｊｗｒの波形を示している。そして、例えばＵ相導体６１の電流を検出する磁束検出素子６６の電流検出信号Ｊｕｓ（図１５の波形Ｆ）は、自相の実電流成分Ｊｕｒの他に、電流Ｊｖにより発生する影響電流成分Ｊｖｕ（図１５の波形Ｄ）と、電流Ｊｗにより発生する影響電流成分Ｊｗｕ（図１５の波形Ｅ）とが重畳されたものとなる。その結果、Ｕ相電流の電流検出信号Ｊｕｓには、電流検出誤差が発生し、検出精度の低下を招く。特に、図４１に示すように、Ｕ相の実電流成分ＪｕｒとＶ相又はＷ相の実電流成分Ｊｖｒ，Ｊｗｒの方向が同一方向となる時には、これら外部電流（外部磁束）の影響が顕著となり、電流検出精度が大きく低下してしまう。
【００７４】
ここで、Ｕ〜Ｗ相導体６１〜６３及び各相導体を流れる電流を検出するための磁束検出素子６６〜６８の配置が図３９のようになっているとき、Ｕ〜Ｗ相導体６１〜６３を流れる電流Ｊｕ，Ｊｖ，Ｊｗに対応する実電流成分Ｊｕｒ，Ｊｖｒ，Ｊｗｒと、磁束検出素子６６〜６８の電流検出信号Ｊｕｓ，Ｊｖｓ，Ｊｗｓとの間には、次の（１）式の関係が成り立つ。
【００７５】
【数１】
2005321206.tif 000003
【００７６】
ここに、ＫａｂはＡ相電流がＢ相用の磁束検出素子の電流検出信号に与える影響の程度を示す係数で、｜Ｋａｂ｜が大きいほど、ａ相電流による外部磁束の影響が大きいことを意味している。なお、（１）式において、外部磁束がない場合の電流検出信号が実電流成分に等しくなるように、ゲイン調整しているものとする。（１）式を変形すると、次の（２）式となる。
【００７７】
【数２】
2005321206.tif 000004
【００７８】
これにより、図３９に示した演算装置６５により、各相の磁束検出素子６６〜６８の電流検出信号Ｊｕｓ，Ｊｖｓ，Ｊｗｓから実電流成分Ｊｕｒ，Ｊｖｒ，Ｊｗｒを算出することにより、実際に流れている測定すべき電流Ｊｕ，Ｊｖ，Ｊｗを求めることができる。このように、磁束検出素子が自相電流による発生磁束だけでなく、他相電流による外部磁束を感受している場合においても、上記（２）式により簡易な演算処理を行うことにより外部磁束の影響を補正し、電流検出値の精度を高くすることができる。
【００７９】
係数Ｋａｂは、各相導体６１〜６３の形状、磁束検出素子６６〜６８に配設される鉄心片（例えば、図１５の第一及び第二の鉄心片３，４参照）の形状や透磁率、これらの配置関係等によって決まる。鉄心片の温度による透磁率の変化率が小さい場合は、係数Ｋａｂはほぼ一定値と見なすことが可能である。係数Ｋａｂを一定値とすることで、（２）式の演算処理が容易となるため、簡易な演算回路や安価なマイコンで、高精度の電流検出装置が構成できる。
【００８０】
鉄心片の透磁率の温度依存性が大きい場合は、係数Ｋａｂに温度依存性を持たせることで、鉄心片の温度変化による特性変化を補正してより高精度の電流検出装置を構成することも可能である。なお、鉄心片の温度は直接その温度を測っても良いし、周囲温度を測定して周囲温度から鉄心片の温度を求めても良い。また、本実施の形態では主に三相インバータ装置の三相交流電流を検出する電流検出装置について述べたが、これに限らず、交流電力と直流電力とを相互に変換する電力変換器等に広く用いて好適である。
【００８１】
以上のように、この発明によれば、屈曲部を有する導電体に流れる電流による磁束を測定することにより電流を求めるものであって、感受面を有し屈曲部に配設され磁束を電気信号に変換する磁束検出素子を備えたので、屈曲部においては磁束密度が高いので導電体に流れる電流による磁束を感度よく測定できる。また、鉄心を用いないので、小形軽量化を図ることができる。
【００８２】
そして、導電体は導電体を流れる電流とは別の電流が流れる第二の導電体に隣接して配置されたものであって、磁束検出素子は感受面から伸びる垂直線上あるいはその近傍に第二の導電体があるようにして屈曲部に配設されたものであることを特徴とするので、感受面と鎖交する第二の導電体の電流による磁束を減少させることができ、第二の導電体の電流による影響を受けにくい電流検出装置を得ることができる。
【００８３】
さらに、導電体の屈曲部は直線部とこの直線部から所定の角度をなすようにして所定方向に延在された延在部とを有し導電体は導電体を流れる電流とは別の電流が流れる第三の導電体に隣接して配置されたものであって、第三の導電体は導電体の屈曲部の直線部と平行な平行部とこの平行部から導電体の屈曲部の延在部の延在方向と反対方向に延在された逆方向延在部とを有するものであることを特徴とするので、逆方向延在部は磁束検出素子から離れる方向に延在するので第三の導電体の電流による影響を受けにくい電流検出装置を得ることができる。
【００８４】
また、導電体の屈曲部は直線部とこの直線部から所定の角度をなすようにして所定方向に延在された延在部とを有し導電体は導電体を流れる電流とは別の電流が流れる第四の導電体に隣接して配置されたものであって、第四の導電体は屈曲部の直線部と平行な平行部とこの平行部から屈曲部の延在部の延在方向と同方向に延在された同方向延在部とを有し、磁束検出素子は感受面から伸びる垂直線上あるいはその近傍に同方向延在部があるようにして配設されたものであることを特徴とするので、感受面から伸びる垂直線上あるいはその近傍に第四の導電体の同方向延在部があるので感受面と鎖交する第四の導電体の電流による磁束を減少させることができ、第四の導電体の電流による影響を受けにくい電流検出装置を得ることができる。
【００８５】
そして、直線状導体を有する導電体に流れる電流による磁束を測定することにより電流を求めるものであって、感受面を有し直線状導体に接するか所定の距離を設けて配設され磁束を電気信号に変換する磁束検出素子と、直線状導体に接するか所定の距離を設けるとともに磁束検出素子を電流と交差する方向から挟むようにして配設された一対の磁性体部材を備えたので、一対の磁性体部材の間の磁束密度がほぼ一定であるため、一対の磁性体部材と磁束検出素子の位置のずれが生じても磁束の検出誤差がほとんど発生せず、また一対の磁性体部材により磁束検出素子と鎖交する磁束が増えるので、導電体に流れる電流による磁束を感度よく測定できる。
【００８６】
さらに、屈曲部を有する導電体に流れる電流による磁束を測定することにより電流を求めるものであって、感受面を有し屈曲部に配設され磁束を電気信号に変換する磁束検出素子と、磁束検出素子を電流と交差する方向から挟むようにして屈曲部に配設された一対の磁性体部材を備えたので、屈曲部においては磁束密度が高いので一対の磁性体部材の作用と相俟って導電体に流れる電流による磁束を感度よく測定できる。
【００８７】
また、屈曲部は直線状導体とこの直線状導体から所定の曲げ半径で曲げられた曲げアール部を介して延在された延在導体とを有するものであり、一対の磁性体部材は直線状導体及び延在導体の両者に接してあるいは近接して配置しうるようにアール加工あるいは面取り加工された加工部を有するものであることを特徴とするので、一対の磁性体部材を直線状導体及び延在導体の両者に接して配置しうるので磁束密度の高い位置において磁束を測定可能であり、導電体に流れる電流による磁束を感度よく測定できる。
【００８８】
そして、導電体は導電体を流れる電流とは別の電流が流れる別の導電体に隣接して配置されたものであって、一対の磁性体部材の一方は直線状導体の別の導電体に面する側を覆う覆い用磁性部材を有するものであることを特徴とするので、覆い用磁性部材により別の導電体の電流による磁束が磁束検出素子と鎖交するのを抑制し、別の導電体の電流による影響を受けにくい電流検出装置を得ることができる。
【００８９】
さらに、磁束検出素子の感受面の近傍に補助鉄心部材を設けたことを特徴とするので、補助鉄心部材により磁束検出素子の感受面の近傍の磁束密度が高くなり、磁束検出素子の感度を向上させることができる。
【００９０】
また、一対の磁性体部材は導電体を流れる電流が流れる方向と交差する方向に所定の対向間隙を設けて導電体に固定されたものであり、磁束検出素子は支持部材に支持され対向間隙に挿脱可能に配設されたものであることを特徴とするので、上記一対の磁性体部材の特性を特性測定用の磁束検出素子と組み合わせて特性の測定をしたり、上記磁束検出素子を特性測定用の一対の磁性体部材と組み合わせて特性を測定をしたりでき、特性の測定を容易に行うことができる。
【００９１】
そして、導電体は導電体を流れる電流とは別の電流が流れる別の導電体に隣接して配置されるとともに別の電流を測定すべく別の電流測定用磁束検出素子が配設されたものであって、導電体に流れる電流を磁束検出素子により検出される電気信号と別の電流測定用磁束検出素子により検出される電気信号とに基づき求める電流算出手段が設けられたものであることを特徴とするので、別の電流による影響を考慮することにより電流検出の精度を向上させることができる。
【００９２】
さらに、電流算出手段は、磁束検出素子により検出される電気信号に第一の補正係数を乗じるとともに別の電流測定用磁束検出素子により検出される電気信号に第二の補正係数を乗じて導電体に流れる電流を求めるものであることを特徴とするので、別の電流による影響を補正して電流検出の精度を向上させることができる。
【００９３】
また、電流算出手段における第一及び第二の補正係数は、それぞれ一定値とされたものであることを特徴とするので、一定値による補正ゆえ補正を簡易に行うことができ、装置を安価にできる。
【００９４】
そして、電流算出手段における第一及び第二の補正係数は、磁性体部材の温度または磁性体部材の周囲温度に応じて変化するものであることを特徴とするので、温度による磁性体部材の特性変化を補償して検出精度を向上させることができる。
【００９５】
さらに、導電体は、直流電力と交流電力とを相互変換する三相インバータ装置における直流電力あるいは交流電力を供給するためのものであることを特徴とするので、これらの導電体を流れる電流による磁束を感度よく測定できる。
【００９６】
また、電力変換装置及び磁束検出素子は磁気遮蔽可能な収容器に収容されたものであることを特徴とするので、収容器により外部からの磁界が遮蔽されるので、ノイズの少ない電流検出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】この発明を実施するための実施の形態１における電流検出装置の構成を示す構成図である。
【図２】電流検出装置近傍の磁束密度を示す説明図である。
【図３】従来のものの動作を説明するための説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２である電流検出装置の構成図である。
【図５】図４の電流検出装置の変形例を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３である電流検出装置の構成図である。
【図７】図６の電流検出装置の変形例を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態４である電流検出装置を示す構成図である。
【図９】磁束検出素子に鎖交する磁束を示す説明図である。
【図１０】磁束検出素子の位置を変えたときに鎖交する磁束を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態５である電流検出装置の構成を示す構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態６である電流検出装置を示す構成図である。
【図１３】磁束検出素子に鎖交する磁束を示す説明図である。
【図１４】磁束検出素子の位置を変えたときに鎖交する磁束を示す説明図である。
【図１５】この発明の実施の形態７である電流検出装置を示す構成図である。
【図１６】図１５の電流検出装置の変形例を示す電流検出装置の構成図である。
【図１７】電流検出装置に鎖交する磁束を示す説明図である。
【図１８】電流検出装置に鎖交する磁束を示す説明図である。
【図１９】この発明の実施の形態８である電流検出装置の構成を示す構成図である。
【図２０】この発明の実施の形態９である電流検出装置を示す構成図である。
【図２１】図２０（ａ）の切断線Ａにおける断面図である。
【図２２】図２０（ａ）の切断線Ｂにおける断面図である。
【図２３】図２０の電流検出装置の組み立て方法を説明するための説明図である。
【図２４】この発明の実施の形態１０である電流検出装置を示す構成図である。
【図２５】磁束検出素子の導体への装着状況を説明するための説明図である。
【図２６】この発明の実施の形態１１である電流検出装置の構成を示す構成図である。
【図２７】図２６の電流検出装置の変形例を示す構成図である。
【図２８】さらに、図２６の電流検出装置の他の変形例を示す構成図である。
【図２９】さらに、図２６の電流検出装置の他の変形例を示す構成図である。
【図３０】この発明の実施の形態１２である電流検出装置の構成を示す構成図である。
【図３１】この発明の実施の形態１３である電流検出装置を示す構成図である。
【図３２】図３１の電流検出装置の磁束を示す説明図である。
【図３３】この発明の実施の形態１４である電流検出装置を示す構成図である。
【図３４】図３３の電流検出装置の変形例を示す構成図である。
【図３５】さらに、図３３の電流検出装置の他の変形例を示す構成図である。
【図３６】この発明の実施の形態１５である電流検出装置を示す構成図である。
【図３７】図３６の電流検出装置の変形例を示す構成図である。
【図３８】この発明の実施の形態１６である電流検出装置の構成を示す構成図である。
【図３９】この発明の実施の形態１７である電流検出装置の構成を示す構成図である。
【図４０】図３９の電流検出素子の検出磁束を示す説明図である。
【図４１】図３９の電流検出素子の検出電流信号の波形図である。
【符号の説明】
【００９８】
２  ブスバー、２ａ〜２ｃ  導体、３，４  第一及び第二の鉄心片、
５  磁束検出素子、６  単相電力変換装置パック、１３  Ｐ端子、１３ｂ  導体、
１９  感受面、３７，３８  第一及び第二のＬ形鉄心片、
４０，４１  第一及び第二の補助鉄心、４２  磁性体ケース、４３  磁気遮蔽板、
６５  演算装置、１０３  第一の鉄心片、１０３ａ  角部、１２４  第一の折り曲げ部、
１２４ａ  曲げアール部。
【図１】
2005321206.tif 000005
【図２】
2005321206.tif 000006
【図３】
2005321206.tif 000007
【図４】
2005321206.tif 000008
【図５】
2005321206.tif 000009
【図６】
2005321206.tif 000010
【図７】
2005321206.tif 000011
【図８】
2005321206.tif 000012
【図９】
2005321206.tif 000013
【図１０】
2005321206.tif 000014
【図１１】
2005321206.tif 000015
【図１２】
2005321206.tif 000016
【図１３】
2005321206.tif 000017
【図１４】
2005321206.tif 000018
【図１５】
2005321206.tif 000019
【図１６】
2005321206.tif 000020
【図１７】
2005321206.tif 000021
【図１８】
2005321206.tif 000022
【図１９】
2005321206.tif 000023
【図２０】
2005321206.tif 000024
【図２１】
2005321206.tif 000025
【図２２】
2005321206.tif 000026
【図２３】
2005321206.tif 000027
【図２４】
2005321206.tif 000028
【図２５】
2005321206.tif 000029
【図２６】
2005321206.tif 000030
【図２７】
2005321206.tif 000031
【図２８】
2005321206.tif 000032
【図２９】
2005321206.tif 000033
【図３０】
2005321206.tif 000034
【図３１】
2005321206.tif 000035
【図３２】
2005321206.tif 000036
【図３３】
2005321206.tif 000037
【図３４】
2005321206.tif 000038
【図３５】
2005321206.tif 000039
【図３６】
2005321206.tif 000040
【図３７】
2005321206.tif 000041
【図３８】
2005321206.tif 000042
【図３９】
2005321206.tif 000043
【図４０】
2005321206.tif 000044
【図４１】
2005321206.tif 000045