(57)【要約】      （修正有）【課題】小形化と感度向上とを考慮した電流検出センサーを提供する。  【解決手段】切り欠き２０を有する環状の非磁性導体である帰路線２１の一端２２に第１端子２３を接続する。帰路線２１の他端２４は非磁性導体である第１層トロイダルコイル２５の一端２６に接続する。トロイダルコイル２５の他端は非磁性導体である第２層トロイダルコイル２７の一端２８に接続する。トロイダルコイル２７の他端は非磁性導体である第３層トロイダルコイル２９の一端３０に接続する。トロイダルコイル２９の他端は第２端子３１に接続する。ここで、全てのトロイダルコイルの巻回方向は同一である。第１端子と第２端子が検出端子対である。【選択図】図１
2005134193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流によって発生する磁界を計測して電流を測定するセンサーにおいて，第一の非磁性導体からなる一部切り欠きを有する環状導体の一端に第二の非磁性導体の一端を接続し、該第二の非磁性導体で、環状導体を軸として該環状導体の２つの端部を折返し位置として奇数層の同一巻回方向のトロイダルコイルを形成し、環状導体の他端とトロイダルコイルの終端を信号検出端子対としたことを特徴とする電流検出コイル。
【請求項２】
電流によって発生する磁界を計測して電流を測定するセンサーにおいて，第一および第二の非磁性導体からなる二箇所切り欠きを有する環状導体の、第一の非磁性導体端部を第一の検出端と他端、第二の非磁性導体端部を第二の検出端と他端とし、第一の非磁性導体の他端と第三の非磁性導体の一端とを接続し、第三の非磁性導体で第一および第二の非磁性導体を軸として、二つの他端部を折返し位置として奇数層の同一巻回方向のトロイダルコイルを形成し、さらに、第三の非磁性導体の終端を第二の非磁性導体の他端に接続し、第一および第二の非磁性導体の検出端を信号検出端子対としたことを特徴とする電流検出コイル。
【請求項３】
電流によって発生する磁界を計測して電流を測定するセンサーにおいて，一部切り欠きを有する仮想環状形状を設定し、環状形状の切り欠き部以外の任意位置を始点として、両切り欠き端部を折返し位置として非磁性導体で偶数層の同一巻回方向のトロイダルコイルを形成し、該コイルの始点と終点を信号検出端子対としたことを特徴とする電流検出コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触で電流測定を行なうロゴスキーコイルを用いた電流検出器のコイルの構成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は，従来の磁界計測電流センサーの原理図である。この構成は、特許文献１に開示されている。
一部切り欠きを有する環状の絶縁体コア１にトロイダルコイル２が巻かれ，かつ、絶縁体コアの中心部には環状に一巻の導体３を配置してある。この導体３は帰路線と呼ばれている。この一巻の導体３の一端はトロイダルコイルの一端に電気的に接続されている。一巻の導体３の他端およびトロイダルコイルの他端対は検出端子であり，この端子出力は信号処理部４で処理されて出力信号となる。切り欠き部を利用して電流路５の流れをトロイダルコイルで囲む構成である。
この構成の場合，トロイダルコイルによって流れる電流で発生する周囲の磁界を下式のように周回積分（アンペアの周回積分の法則）して、電流値が求められる。
【０００３】
∫LH・dL＝I
ここで，外部で発生した磁界に対してトロイダルコイル自身が一巻として作用して測定誤差を生じるので，これを相殺するために，直列に逆方向に一巻の導体３を設けている。
この方式以外に、図５に示す方法も考案されている。この構成は特許文献２に記載されている。トロイダルコイルは二点鎖線で略記している。第１端子６から環状に第一層トロイダルコイル７を形成し、切り欠き部８で折り返して第二層トロイダルコイル９を切り欠き部まで形成し、第２端子１０としている。トロイダルコイル７と９の巻回方向は同一にしている。外部磁界に対して、第一層トロイダルコイル７と第二層トロイダルコイル９の出力起電力は逆方向であり相殺される。層数は偶数が条件である。この方式によれば、逆向きの一巻の帰路線が不要になるため、外部磁界の影響を除去でき、高精度化できると共に、コアの簡素化とコストダウンを達成できる。
【０００４】
本方式は，被測定系に電気的に非接触で測定ができ，かつ，切り欠きがあるので電流路を開路しなくてもセンサーの取り付けが可能であるなどの特徴を有する。  
【特許文献１】特開２００１−３４３４０１号公報（４頁、図１、図３）
【特許文献２】特開平１１−３５４３５１号公報（４頁、図１〜図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来構造のセンサーで微小部分の電流を測定する場合には，当然センサーの小形化と感度向上が要求される。この目的達成のためには、まず、コイル線材の小径化およびコイル巻数の増大が図られるが、機械的強度による制約を受け、さらに信号検出リードは、被測定部からのリードの引出し可能位置とセンサーの取り付け状態での検出リードの位置が一致しない場合に、リード線が長くなるため、機械的強度の維持が必要になる。さらに、トロイダルコイルによる帰路線機能の代用は、占積率を低下させる。そのため，センサーの小形化と感度向上に制約が生じる。従って、本発明の目的は、センサーの小形化と感度向上のために、大きさと感度を考慮した電流検出センサーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するため、第一の発明においては、電流を流すことにより発生する磁界の強さを計測して電流を測定する電流センサーにおいて、第一の非磁性導体からなる一部切り欠きを有する環状導体の一端に第二の非磁性導体の一端を接続し、該第二の非磁性導体で、環状導体を軸として該環状導体の２つの端部を折返し位置として奇数層の同一巻回方向のトロイダルコイルを形成し、環状導体の他端とトロイダルコイルの終端を信号検出端子対とした。
第二の発明においては、電流を流すことにより発生する磁界の強さを計測して電流を測定する電流センサーにおいて、第一および第二の非磁性導体からなる二箇所切り欠きを有する環状導体の、第一の非磁性導体端部を第一の検出端と他端、第二の非磁性導体端部を第二の検出端と他端とし、第一の非磁性導体の他端と第三の非磁性導体の一端とを接続し、第三の非磁性導体で第一および第二の非磁性導体を軸として、二つの他端部を折返し位置として奇数層の同一巻回方向のトロイダルコイルを形成し、さらに第三の非磁性導体の終端を第二の非磁性導体の他端に接続し、第一および第二の非磁性導体の検出端を信号検出端子対とした。
【０００７】
第三の発明においては、電流を流すことにより発生する磁界の強さを計測して電流を測定する電流センサーにおいて、一部切り欠きを有する仮想環状形状を設定し、環状形状の切り欠き部以外の任意位置を始点として、両切り欠き端部を折返し位置として非磁性導体で偶数層の同一巻回方向のトロイダルコイルを形成し、該コイルの始点と終点を信号検出端子対とした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、トロイダルコイルを多層構成としたため検出感度が向上し、また、信号引出し位置を任意に設定できるので、センサーの小形化と感度向上のために、大きさと感度を考慮した電流検出センサーを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は，一部切り欠きのトロイダルコイルを複数個多層に同軸上に配置して直列コイル群とし、これらのコイル群から引き出した２線を信号出力端子対にすることによって、検出感度の向上、センサーの小型化および適用性の向上達成される。総層数が奇数の場合には帰路線有、偶数の場合には帰路線無とする。なお、以降トロイダルコイルは二点鎖線で略記している。
【実施例１】
【００１０】
図１は本発明の第１の実施例を示す概要図である。切り欠き２０を有する環状の非磁性導体である帰路線２１の一端２２に第１端子２３を接続する。帰路線２１の他端２４は非磁性導体である第１層トロイダルコイル２５の一端２６に接続する。トロイダルコイル２５の他端は非磁性導体である第２層トロイダルコイル２７の一端２８に接続する。トロイダルコイル２７の他端は非磁性導体である第３層トロイダルコイル２９の一端３０に接続する。トロイダルコイル２９の他端は第２端子３１に接続する。ここで、全てのトロイダルコイルの巻回方向は同一である。第１端子と第２端子が検出端子対である。
【実施例２】
【００１１】
図２は本発明の他の実施例を示す概要図である。第1の非磁性導体４０と第２の非磁性導体４１で、第１切り欠き４２と第２切り欠き４３を有する環状構造を作り、第１の非磁性導体４０の一端４４に第１端子４５を接続する。第１の非磁性導体４０の他端は非磁性導体である第１層トロイダルコイル４６の一端４７に接続する．トロイダルコイル４６の他端は非磁性導体からなる第２層トロイダルコイル４８の一端４９に接続する。トロイダルコイル４８の他端は非磁性導体からなる第３層トロイダルコイル５０の一端５１に接続する。トロイダルコイル５０の他端は非磁性導体４１の一端５２に接続する。非磁性導体４１の他端は第２端子５３に接続する。ここで、全てのトロイダルコイルの巻回方向は同一である。第１端子４５と第２端子５３が検出端子対であり、検出端子対の位置は環状構造上で任意に選定できる。
【実施例３】
【００１２】
図３は本発明の他の実施例を示す概要図である。一部切り欠き６０を有する仮想環状形状を設定し、切り欠き部６０以外の任意の位置６１から、第１端子６２に接続した非磁性導体からなる第１の第１層トロイダルコイル６３を巻き、切り欠き部６０で第１の第２層トロイダルコイル６４の端部６５に接続する。トロイダルコイル６４は、任意の位置６１の部分から第２の第１層トロイダルコイル６６として巻き、切り欠き部６０で第２の第２層トロイダルコイル６７の端部６８に接続する。トロイダルコイル６７は、任意の位置６１で第２端子６９と接続する。ここで、全てのトロイダルコイルの巻回方向は同一である。第１端子６２と第２端子６９が検出端子対であり、検出端子対の位置は環状構造上の任意の位置に選定できる。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
本発明は、電力用変換装置や電力系統の電流測定において、狭小部分や配線を開路できない部分の電流を非接触で測定するためのロゴスキーコイルを用いた電流センサーの検出部に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施例を示す概要図
【図２】本発明の第２実施例を示す概要図
【図３】本発明の第３実施例を示す概要図
【図４】従来の電流センサーの概要図
【図５】従来の改良形電流センサーの概要図
【符号の説明】
【００１５】
１・・・絶縁体コア          ２・・・トロイダルコイル        ３・・・導体
４・・・信号処理部          ５・・・電流路
６、２３、４５、６２・・・第１端子            
７、９、２５、２７、２９、４６、４８、５０、６３、６４、６６、６７・・・トロイダルコイル        ８、６０・・・切り欠き      １０、３１、５３、６９・・・第２端子          
２１・・・帰路線            ２２・・・帰路線２１の一端        
２４・・・帰路線の他端      ２６・・・トロイダルコイル２５の一端
２８・・・トロイダルコイル２７の一端      ３０・・・トロイダルコイル２９の一端
４０、４１・・・非磁性導体        ４２・・・第１切り欠き      
４３・・・第２切り欠き      ４４・・・非磁性導体４０の一端
４７・・・トロイダルコイル４６の一端      ４９・・・トロイダルコイル４８の一端
５１・・・トロイダルコイル５０の一端      ５２・・・非磁性導体４１の一端
６１・・・任意の位置      ６５・・・トロイダルコイル６４の端部
６８・・・トロイダルコイル６７の端部      
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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