CN105264389A - 电流测量装置以及电流计算方法 - Google Patents

Abstract

电流测量装置(10)具备通电体(110)、第一端子台(100)、一对检测线圈(120a、120b)以及电流计算部(300)。通电体(110)在周围产生与通电的被测定电流的大小成比例的磁场。第一端子台(100)具有配置通电体(110)的配置面(F)。一对检测线圈(120a、120b)是反极性地串联连接的相同结构的检测线圈，在第一端子台(100)的配置面(F)夹着通电体(110)隔着绝缘距离配置，通过通电体(110)产生的磁场和作为磁噪声的外部磁场来输出感应电动势信号。电流计算部(300)根据来自一对检测线圈(120a、120b)的感应电动势信号来计算出被测定电流值。

Description

电流测量装置以及电流计算方法

技术领域

本发明涉及一种测量流经导电板、电线等通电体的交流电流的技术。

背景技术

近年来，为了测量工厂、家庭等的功耗，使用非接触地测定在配电箱等的电线中通电的交流电流的电流测量装置。

作为这种电流测量装置，例如有专利文献1所记载的装置。专利文献1的电流测量装置具备通过所通电的交流电流在周围产生磁场的通电体以及输出与磁场相应的感应电动势信号的两个检测线圈。

两个检测线圈中的一个检测线圈隔着绝缘片配置在通电体的表面。另一个检测线圈从通电体离开地配置使得不受从该通电体产生的磁场的影响。在一个检测线圈中，产生与将从通电体产生的磁场和作为磁噪声的外部磁场相加得到的磁场的变化相应的感应电动势信号。在另一个检测线圈中，产生只与外部磁场相应的感应电动势信号。两个检测线圈反极性地串联连接。即，连接了两个检测线圈使得通过外部磁场产生的感应电动势信号的变化成为相反。因此，外部磁场分量被抵消且由通电体导致的磁场分量的感应电动势信号作为电流检测信号而被输出。然后，根据该电流检测信号来计算出通电体的交流电流值。

专利文献1：日本特开2011-220952号公报

发明内容

在专利文献1公开的电流测量装置中，一个检测线圈隔着绝缘片配置在通电体的表面，另一个检测线圈从通电体离开地配置使得不受从该通电体产生的磁场的影响。因此，装置结构复杂。另外，有时外部磁场对两个检测线圈的影响不同，不适于外部磁场成分的消除，存在电流检测精度低这样的问题。

进而，专利文献1还公开了如下结构：在通电体的表面以及背面隔着绝缘片分别配置检测线圈，将该两个检测线圈反极性地串联连接。在该结构中，还记载了输出抵消外部磁场分量且相加了由通电体导致的磁场分量的感应电动势信号的结构的电流测量装置。在该结构中，在通电体固定在端子台的状态下露出表面侧的检测线圈，与此相对背面侧的检测线圈隐藏在通电体与端子台之间。因此，外部磁场对两个检测线圈的影响不同，不适于外部磁场成分的消除，存在电流检测精度低这样的问题。

本发明是为了解决上述课题而作出的，其目的在于提供一种能够以简易的结构进行高精度的电流测量的电流测量装置以及电流计算方法。

为了达成上述目的，本发明的电流测量装置具备：

通电体，流经被测定电流；

基台，具有配置有所述通电体的配置面；

相同结构的一对检测线圈，在所述基台的配置面夹着所述通电体隔着绝缘距离而被配置，并且反极性地串联连接；以及

计算部，根据来自所述一对检测线圈的感应电动势信号来计算出被测定电流值。

根据本发明，在配置有通电体的基台的配置面，对通电体隔着绝缘距离配置一对检测线圈，因此不需要绝缘片，能够设为简易的结构。另外，一对检测线圈夹着通电体而配置且反极性地串联连接，因此能够进行高精度的电流测量。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的电流测量装置的结构图。

图2A是实施方式1的电流测量装置的第一端子台的俯视图。

图2B是实施方式1的电流测量装置的第一端子台的侧视图。

图3是表示实施方式1的检测线圈和圆形的检测线圈的图。

图4是表示实施方式1的通电体为包围一个检测线圈的形状的图。

图5是表示变形例的通电体为包围一个圆形检测线圈的形状的图。

图6是本发明的实施方式2的电流测量装置的结构图。

图7是实施方式2的电流测量装置的第一端子台的结构图。

图8是实施方式2的检测线圈的连接图。

图9是表示变更变形例的检测线圈的匝数的例子的图。

图10是表示实施方式2的通电体为包围一侧的检测线圈的形状的图。

图11是在实施方式2中将一对检测线圈设为n组的情况下的连接图。

附图标记说明

10、11：电流测量装置；20：L1相电线；25：二次侧电线；30：L2相电线；35：二次侧电线；40：圆形检测线圈；80：螺丝；100、101：第一端子台(基台)；110：通电体；110a：一端；110b：另一端；110c、110d：部位；120、120a、120b：检测线圈；130、130a、130b：检测线圈；200、201：第二端子台(基台)；300、301：电流计算部(计算部)；310a、310b：差动放大器；320a、320b：A/D转换器；330：运算处理部；335：判定部；340：显示部；350：通信部；400：电源电路；500：第一连接切换开关；600：第二连接切换开关；700：匝数切换部；d1：绝缘距离；ED：一端；F：配置面；LS：长边；OUT：输出端子；P1：第1接点；P2：第2接点；TH：连接用公螺丝孔。

具体实施方式

以下参照附图详细地说明本发明的实施方式的电流测量装置。

(实施方式1)

如图1所示，本发明的实施方式1的电流测量装置10非接触地测量流经单相三线制的L1相电线20和L2相电线30的各交流电流。电流测量装置10具备连接L1相电线20的第一端子台100、连接L2相电线30的第二端子台200、分别计算出流经L1相电线20和L2相电线30的交流电流值的电流计算部300、以及生成电源电压的电源电路400。

而且，电流测量装置10具备显示由电流计算部300计算出的交流电流值、即测量出的电流值的显示部340、以及将测量出的电流值等数据发送给计算机等其它装置的通信部350。

在第一端子台100例如配设导电板等通电体110。在通电体110的一端110a连接作为一次侧电线的L1相电线20。在通电体110的另一端110b连接二次侧电线25。另外，在第一端子台100配设由一对检测线圈120a、120b构成的检测线圈120。与通过流经通电体110的交流电流在周围产生的磁场相应的感应电动势信号从检测线圈120输出到电流计算部300。

第二端子台200也与第一端子台100同样地构成。即，在第二端子台200配设通电体110。在通电体110的一端110a连接作为一次侧电线的L2相电线30。在通电体110的另一端110b连接二次侧电线35，配设由一对检测线圈130a、130b构成的检测线圈130。与通过流经第二端子台200的通电体110的交流电流在周围所产生的磁场相应的感应电动势信号从检测线圈130输出到电流计算部300。此外，检测线圈130与检测线圈120同样地构成，因此以检测线圈120为中心进行说明。

电流计算部300具备第一端子台100用的差动放大器310a和A/D(模拟/数字)转换器320a、第二端子台200用的差动放大器310b和A/D转换器320b、以及运算处理部330。

差动放大器310a对来自检测线圈120的感应电动势信号进行差动放大。A/D转换器320a将由差动放大器310a进行差动放大后的模拟信号变换为数字信号。

差动放大器310b将来自检测线圈130的感应电动势信号进行差动放大。A/D转换器320b将由差动放大器310b进行差动放大后的模拟信号变换为数字信号。

运算处理部330是对来自A/D转换器320a、320b的各数字信号分别进行运算处理来分别计算出第一端子台100、第二端子台200的各通电体110的交流电流值的运算处理处理器。详细地说，运算处理部330通过使用后述的运算式对由A/D转换器320a、320b进行A/D变换的各数字信号进行运算处理来计算出流经L1相电线20、L2相电线30的各交流电流值。

电源电路400对来自连接在第一端子台100的L1相电线20的电源电压进行整流、平滑等，生成驱动电流计算部300所需的电源电压。

这里，说明第一端子台100的结构。如图2A、图2B所示，第一端子台100具有配置有通电体110的电绝缘性的配置面F。通电体110以铜等金属材料形成，是细长板形状。通电体110通过螺丝止动固定在配置面F上。另外，如图2B所示，通电体110的高度H1比横宽W1长。

另外，L1相电线20通过***到其前端的压接端子21的螺丝80旋进形成在通电体110的一端110a的连接用母螺丝孔TH来连接到通电体110的一端110a。另外，二次侧电线25通过***到其前端的压接端子21的螺丝80旋进形成在通电体110的另一端110b的连接用母螺丝孔TH来连接在通电体110的另一端110b。

另外，在第一端子台100的配置面F上夹着通电体110对称地配置了一对检测线圈120a、120b。如图2A所示，检测线圈120和检测线圈130是在芯材中没有磁性金属等的所谓的空芯线圈。此外，一对检测线圈120a、120b也可以夹着通电体110而非对称地配置。

例如，当来自L1相电线20的交流电流向图2A、图2B的箭头Sa的方向流经通电体110时，与该电流大小成正比例的磁场产生在通电体110的周围。即，图2A、图2B中环状箭头Sb所示的磁通交链到检测线圈120a、120b。

一对检测线圈120a和检测线圈120b是相同结构。即，是匝数、线圈截面积、绕线高度、绕线方向、绕线材料等决定线圈特性的参数(以下称为“线圈参数”)相同的线圈。另外，其绕制形状(即，线圈截面形状)如图2A所示地是长方形形状。另外，如图2B所示，检测线圈120a和检测线圈120b的绕制高度H2是与比通电体110的横宽W1长的高度H1相同程度。

而且，检测线圈120a和检测线圈120b其长边LS与通电体110的通电方向平行、且隔着用于与通电体110绝缘的绝缘距离d1而配置在第一端子台100的配置面F上。因而，在检测线圈120a以及检测线圈120b与通电体110之间不需要配置绝缘片等。

另外，检测线圈120a和检测线圈120b反极性串联连接，以使得通过通电体110产生的感应电动势信号的变化成为相反。检测线圈120a的一端ED和检测线圈120b的一端ED如图2A、图2B中波浪线所示在第一端子台100的背面连接。检测线圈120a和检测线圈120b的各另一端如图2A所示地连接在向电流计算部300的输出端子OUT。此外，检测线圈120a、120b的一端ED彼此不限于第一端子台100的背面，也可以在第一端子台100的内部、配置面F侧连接。

接着，说明如上述那样构成的电流测量装置10的电流测量。在检测线圈120a和检测线圈120b中，与在L1相电线20通电的电流的时间微分的大小成正比例地在通电体110的周围产生的交链磁通、和作为磁噪声的外部磁场的磁通进行交链，产生与交链了的磁通的变化量相应的感应电动势信号。

如图2A、图2B所示，当在通电体110中向作为Y轴正方向的箭头Sa的方向流经电流时，在通电体110的周围与通电体110正交的各X-Z面内产生以该通电体110为中心在箭头Sa的方向视图中顺时针的环状箭头Sb的交链磁通。如图2B所示，在检测线圈120a中Z轴正方向的磁通进行交链，在检测线圈120b中Z轴负方向的磁通进行交链。

检测线圈120a和检测线圈120b是线圈参数相同的线圈。由此，通过通电体110产生的磁场的变化而在检测线圈120和检测线圈130中产生的感应电动势信号的绝对值相同，通电体110的环状箭头Sb的交链磁通的朝向如图2B所示在检测线圈120和检测线圈130中相反，因此其感应电动势信号的相位成为反相位。

另外，作为磁噪声的外部磁场的磁通如图2B中波浪线箭头Sc所示地在检测线圈120和检测线圈130中向相同方向交链。作为外部磁场的产生源的周边设备、电流计算部300以及电源电路400等与一对检测线圈120a、120b的距离相比位于远方，因此外部磁场的磁通对一对检测线圈120a、120b向相同方向交链。

一对检测线圈120a、120b置于共通的外部磁场下，如前所述是线圈参数相同的线圈。因此，通过外部磁场在检测线圈120a和检测线圈120b中产生的感应电动势信号的绝对值相同，外部磁场如图2B中波浪线箭头所示地相同，因此该感应电动势信号的相位成为同相位。

如前所述，检测线圈120a和检测线圈120b反极性地串联连接，检测线圈120a和检测线圈120b中产生的感应电动势信号被相加。即，通电体110产生的磁场导致的感应电动势信号的输出电平与检测线圈120、检测线圈130单体相比具有2倍的大小，抵消外部磁场导致的感应电动势信号。

第一端子台100的输出端子OUT的感应电动势信号V以下面的式(1)表示。

V＝(V1+Vno)-(-V1+Vno)···(1)

此外，式(1)的右边的第一项表示检测线圈120a中产生的感应电动势信号，式(1)的右边的第二项表示检测线圈120b中产生的感应电动势信号。V1表示通电体110的交链磁通导致的感应电动势，Vno是外部磁场导致的感应电动势。

第一端子台100的输出端子OUT的感应电动势信号V如图1所示地输入到电流计算部300。电流计算部300根据感应电动势信号V来计算出流经L1相电线20的交流电流值。详细地说，感应电动势信号V由差动放大器310a进行差动放大。该放大信号由A/D转换器320a进行A/D变换。运算处理部330对该A/D变换后的数字信号进行运算处理，计算出在L1相电线20通电的交流电流值。

运算处理部330使用毕奥-萨伐尔定律(Biot-SavartLaw)和法拉第定律(Faraday’sLaw)运算第一端子台100的输出端子OUT的感应电动势信号，来计算出在L1相电线20通电的交流电流值。

基于毕奥-萨伐尔定律的式(2)表示无限长的直线电流I(t)周边的某点P的磁场H。直线电流I(t)与点P为止设为距离r。

H＝I(t)/2πr···(2)

并且，磁通密度B在真空中成为式(3)。μ₀是真空中的磁导率。

B＝μ₀·H···(3)

在式(3)中代入式(2)时成为式(4)。

B＝μ₀·I(t)/2πr···(4)

线圈中交链的磁通φ是通过对磁通密度B以线圈开口面积进行积分所获得。磁通中交链的线圈的开口部形成在沿着电流路径的长度L₀、和从电流路径分离的距离r₁还离开的距离r₂为止的长度时，该线圈的开口部的积分是对电流路径L在0～L₀中积分、对距离r在r₁～r₂积分即可。该积分式成为下面的式(5)。求解该式(5)时，导出式(6)。

[数式1]

$\mathrm{\φ}={\∫}_{s}Bds={\∫}_0^{L_{0}1}{\∫}_{r_1}^{r_2}\frac{{\mathrm{\μ}}_0\·I\·\left(t\right)}{2\mathrm{\π}r}dL\·dr\mathrm{...}\left(5\right)$

[数式2]

$\mathrm{\φ}=\frac{{\mathrm{\μ}}_0\·I\left(t\right)}{2\mathrm{\π}}\·L_0\·\[\log \frac{r_2}{r_1}\]\mathrm{...}\left(6\right)$

接着，基于法拉第定律的下式(7)表示线圈中产生的感应电动势V与贯穿线圈的磁通φ的每单位时间的变化成比例。其中，k是线圈的匝数。

V(t)＝-k·dφ(t)/dt···(7)

并且，通过在该式(7)中代入式(6)的磁通φ，成为作为感应电动势V(t)和通电电流I(t)的关系式的式(8)。求解该式(8)时，导出式(9)。此外，通电电流I(t)表示为I₀·sinωt。

[数式3]

$V\left(t\right)=-\frac{k\·{\mathrm{\μ}}_0\·L_0}{2\mathrm{\π}}\·\log \left(\frac{r_2}{r_1}\right)\·\frac{I_0\·\sin \mathrm{\ω}t}{dt}\mathrm{...}\left(8\right)$

[数式4]

$V\left(t\right)=-\frac{\mathrm{\ω}\·k\·{\mathrm{\μ}}_0\·L_0}{2\mathrm{\π}}\·\log \left(\frac{r_2}{r_1}\right)\·I_0\·\cos \mathrm{\ω}t\mathrm{...}\left(9\right)$

另外，V(t)表示为V₀·cosωt，将其代入式(9)中整理两边时，成为式(10)。

[数式5]

$I_0=\frac{V_0}{(-\frac{\mathrm{\ω}\·k\·{\mathrm{\μ}}_0\·L_0}{2\mathrm{\π}}\·\log (\frac{r_2}{r_1}\left)\right)}\mathrm{...}\left(10\right)$

并且，通过在该式(10)的感应电动势V₀中代入从第一端子台100的输出端子OUT获得的感应电动势值，计算出在L1相电线20中通电的交流电流值I₀。

另外，电流计算部300通过将来自第二端子台200的输出端子OUT的感应电动势信号V与所述的第一端子台100的情况同样地进行处理，由此计算出在L2相电线30中通电的交流电流值I₀。

另外，显示部340显示由电流计算部300计算出的L1相电线20的交流电流值、L2相电线30的交流电流值。另外，通信部350将测定出的L1相电线20的交流电流值、L2相电线30的交流电流值等数据发送给计算机等其它信息处理装置。

如以上所说明，根据本发明的实施方式1的电流测量装置10，将相同结构的一对检测线圈120a、120b夹着通电体110对称地配置在第一端子台100的配置面F，并且配置在相对于通电体110隔着绝缘距离d1的接近的位置。因而，不需要绝缘片，能够设为简易的结构。另外，关于第二端子台200，也具有与第一端子台100相同的效果。

另外，一对检测线圈120a、120b两者都夹着通电体110对称地配置在第一端子台100的配置面F，因此能够将外部磁场对一对检测线圈120a、120b的影响设为相同。即，能够改善在表面侧的检测线圈和背面侧的检测线圈中外部磁场的影响不同的情况。并且，将一对检测线圈120a、120b反极性地串联连接，因此能够有效地抵消外部磁场，能够高精度地获取与连接在第一端子台100的L1相电线20的交流电流的时间微分的大小成比例的感应电动势信号。因而，能够根据该感应电动势信号来高精度地计算出通电体110的L1相电线20的交流电流。另外，关于第二端子台200也具有与第一端子台100相同的效果，能够高精度地计算出通电体110的L2相电线30的交流电流。

另外，根据本发明的实施方式1的电流计算方法，相同结构的一对检测线圈120a、120b夹着通电体110相对于通电体110隔着绝缘距离d1配置在第一端子台100的配置面F，并且一对检测线圈120a、120b反极性地串联连接。电流计算部300根据来自一对检测线圈120a、120b的感应电动势信号来计算出被测定电流值。因而，不需要绝缘片，能够设为简易的结构，能够进行精度高的电流测量。

另外，如图2B所示，通电体110的高度H1比横宽W1长。因此，能够将检测线圈120以及检测线圈130的绕制高度H2在与通电体110的高度H1同方向上取得长。

如图2A所示，将检测线圈120a、120b的截面形状设为长方形形状，检测线圈120a、120b以其长边LS与通电体110的通电方向平行的方式配置在通电体110的附近。因此，检测线圈120a、120b的感应电动势信号的信噪比(S/N比)变高。即，能够降低外部磁场输出的感应电动势信号的输出电平，提高由通电体110输出的感应电动势信号的输出电平。以下说明其理由。

长方形的检测线圈120a、120b和圆形检测线圈40如图3所示地配置在从通电体110相同距离的位置。圆形检测线圈40相对于检测线圈120a、120b只有线圈形状不同，除此之外的线圈参数相同。

由通电体110产生的磁场的强度与离通电体110的距离成反比例，因此交链于检测线圈120a、120b的磁通的变化量比交链于圆形检测线圈40的磁通的变化量大。因此，检测线圈120a、120b与圆形检测线圈40相比所输出的感应电动势信号的输出电平大。即，将检测线圈120a、120b的截面形状设为长方形形状，以检测线圈的长边LS与通电体110的通电方向平行的方式配置在通电体的附近，由此与线圈参数相同的圆形检测线圈40相比能够提高S/N比，能够进行高精度的电流检测。

而且，通过将检测线圈120a、120b的截面形状设为在通电体110的长边LS方向上延伸的长方形形状，能够将相同S/N比的检测线圈比圆形检测线圈40更小型化。

另外在本实施方式中，将一对检测线圈120a、120b在通电体110的附近配置在第一端子台100的配置面F，因此能够简单地安装两个检测线圈。另外，不需要如保护通电体110的背面侧的检测线圈120那样的特殊形状的端子台、或组装作业不会复杂化。

此外，本实施方式的通电体110的形状不限于如图2A所示的直线状。通电体110也可以是如图4所示地包围检测线圈130的外周的形状。在这种情况下，向通电体110的X轴正方向和X轴负方向延伸的各部位110c、以及向通电体110的Y轴负方向延伸的部位110d的周围所产生的交链磁通也交链到检测线圈120b。因此，能够使通电体110产生的磁场导致的检测线圈120b的感应电动势信号的输出电平与通电体110为图2A所示的直线状的情况相比大。另外，通电体110也可以是如包围检测线圈120a的外周的形状。

另外，如图5所示，检测线圈120b(也可以是检测线圈120a)变更为圆形检测线圈40，通电体110也可以是包围圆形检测线圈40的外周的形状。向通电体110的X轴正方向和X轴负方向延伸的各部位110c、以及向通电体110的Y轴负方向延伸的部位110d的周围所产生的磁通也交链到检测线圈40。因此，与没有被通电体110包围的图3所示的圆形检测线圈40相比，能够与被通电体110包围的部分相应地加大感应电动势信号的输出电平。

另外在本实施方式中，检测线圈120a、120b如图2A所示地设为长方形形状，但是也可以是正方形形状。在设为正方形的检测线圈的情况下，与线圈参数相同的长方形形状的线圈相比S/N比下降，但是能够减小线圈截面的横宽比，具有加工容易的优点。

(实施方式2)

接着，说明本发明的实施方式2的电流测量装置11。此外，在以下的说明中，对与实施方式1共通的结构要素等附加相同的标记。

所述实施方式1的电流测量装置10是如图1所示地在第一端子台100只配置了一组一对检测线圈120a、120b，在第二端子台200只配置了一组一对检测线圈130a、130b的结构。与此相对，实施方式2的电流测量装置11如图7所示地在第一端子台101沿着通电体110配置两对检测线圈120a、120b，并且如图6所示地具备切换两对检测线圈120a、120b的连接的第一连接切换开关500。另外，第二端子台201也与第一端子台101同样地构成。详细地说，第二端子台201沿着通电体110配置两对检测线圈130a、130b，具备切换两对检测线圈130a、130b的连接的第二连接切换开关600。

实施方式2的电流测量装置11如图6所示地具备连接L1相电线20的第一端子台101、连接L2相电线30的第二端子台201、分别计算出L1相电线20以及L2相电线30的交流电流值的电流计算部301、生成电源电压的电源电路400、配设在第一端子台101的第一连接切换开关500、以及配设在第二端子台201的第二连接切换开关600。

在第一端子台101配置两个检测线圈120。第一连接切换开关500切换将配置在第一端子台101的两个检测线圈120设为只有一个检测线圈120、还是设为两个检测线圈120。即，切换设为只有一对检测线圈120a、120b的1组连接、还是连接两对检测线圈120a、120b的2组连接。2组连接是指如图8所示地将通电体110的左侧的两个检测线圈120a同极性地串联连接，将通电体110的右侧的两个检测线圈120b同极性地串联连接，将左侧的两个检测线圈120a和侧的两个检测线圈120b反极性连接。

第二端子台201也配置两个检测线圈130。第二连接切换开关600切换将配置在第二端子台201的两个检测线圈130设为只有一个检测线圈130、还是设为两个检测线圈130。即，切换设为只有一对检测线圈130a、130b的1组连接、还是设为连接了两对检测线圈130a、130b的2组连接。

电流计算部301具备将来自第一端子台101和第二端子台201的输出端子OUT的感应电动势信号分别差动放大的各差动放大器310a、310b、将该差动放大了的模拟信号分别变换为数字信号的各A/D转换器320a、320b、以及对该数字信号进行运算处理来分别计算出第一端子台101和第二端子台201的各通电体110的交流电流值的运算处理处理器等运算处理部330。

电源电路400与实施方式1相同，对来自连接在第一端子台101的L1相电线20的电源电压进行整流、平滑等，生成用于驱动电流计算部301所需的电源电压。

第一连接切换开关500是根据来自电流计算部301的控制信号来将配置在第一端子台101的一对检测线圈120a、120b切换为1组连接或者2组连接的硬件开关。第二连接切换开关600是根据来自电流计算部301的控制信号来将配置在第二端子台201的一对检测线圈130a、130b切换为1组连接或者2组连接的硬件开关。

如图7所示，第一端子台101具有配置通电体110的绝缘性的配置面F。在该配置面F上夹着通电体110对称地配置两组一对检测线圈120a、120b。第1组的一对检测线圈120a、120b比第2组的一对检测线圈120a、120b更位于Y轴正方向侧。

第1组的一对检测线圈120a、120b、和第2组的一对检测线圈120a、120b的长边LS与通电体110的通电方向平行地配置，并且相对于通电体110隔着绝缘距离d1配置在第一端子台101的配置面F上。因而，不需要在各组的一对检测线圈120a、120b与通电体110之间配置绝缘片等。

如图8所示，第1组的检测线圈120a、120b在以由通电体110产生的感应电动势信号的变化成为相反的方式反极性地串联连接的状态下连接在第一连接切换开关500，并且第2组的检测线圈120a、120b也在以由通电体110产生的感应电动势信号的变化成为相反的方式反极性串联连接的状态下连接在第一连接切换开关500。并且，当将第一连接切换开关500以点划线表示那样进行开关切换时，成为连接了第1组的一对检测线圈120a、120b、和第2组的一对检测线圈120a、120b的状态。详细地说，成为如下状态：位于通电体110的一侧(例如左侧)的两个检测线圈120a被同极性地串联连接，并且位于通电体110的另一侧(例如右侧)的两个检测线圈120b被同极性地串联连接，第2组的检测线圈120a、120b反极性地串联连接。即，通电体110的左侧的两个检测线圈120a、和通电体110的右侧的两个检测线圈120b成为反极性。

接着，说明如上述那样构成的电流测量装置11的电流测量。

首先，第一连接切换开关500如图8中实线所示连接在第1接点P1，将第1组的一对检测线圈120a、120b反极性地串联连接。此外，在第2组的一对检测线圈120a、120b也是被反极性地串联连接的状态，但是相对于第1组的一对检测线圈120a、120b是非连接状态。

并且，向L1相电线20提供交流电流，与交流电流相应的磁场在通电体110的周围中产生。第1组的一对检测线圈120a、120b与通电体110的交流电流的大小成正比例地产生的磁场、和作为磁噪声的外部磁场的磁通进行交链，产生与交链了的磁通的变化量成正比例的感应电动势信号。第1组的一对检测线圈120a、120b与实施方式1同样地被反极性串联连接，因此外部磁场的影响被抵消，通电体110产生的磁场导致的感应电动势信号输出被相加。即，与在L1相电线20中通电的交流电流的时间微分的大小成正比例的感应电动势信号V如图6所示地从第一端子台101的输出端子OUT被输入到电流计算部300。

电流计算部300根据感应电动势信号V来计算出流经L1相电线20的交流电流值。详细地说，感应电动势信号V通过差动放大器310a被差动放大。该放大信号通过A/D转换器320a被A/D变换。运算处理部330对该A/D变换后的数字信号进行运算处理，计算出在L1相电线20中通电的交流电流值。

另外，电流计算部301具备判定该计算出的交流电流值是否大于基准值的判定部335。例如该基准值是由一组检测线圈120a、120b能够检测的最大的感应电动势信号值的一半以下的值的情况下所获得的交流电流值。例如，在由电流计算部301计算出的交流电流值低于基准值的情况、即向通电体110的交流电流小的情况下，电流计算部301输出控制信号，第一连接切换开关500设为如下状态：根据来自电流计算部301的控制信号来如图8中点划线表示地将连接切换到第2接点P2，连接第1组的一对检测线圈120a、120b、和第2组的一对检测线圈120a、120b。

即，成为如下状态：位于通电体110的左侧的两个检测线圈120a被同极性地串联连接，并且位于通电体110的右侧的两个检测线圈120b被同极性地串联连接，第2组的检测线圈120a、120b被反极性地串联连接。即，能够与检测线圈增加的量相应地获取更大的感应电动势信号。

表示连接几组一对检测线圈120a、120b的设定值在连接1组一对检测线圈120a、120b的情况下设为“1”，在连接2组一对检测线圈120a、120b的情况下将设定值设为“2”。通过使设定值从“1”变更为“2”，能够抵消外部磁场，且使通电体110产生的磁场导致的感应电动势信号输出与实施方式1相比为连接组数倍(这里为2倍)。因而，在L1相电线20中通电的交流电流小的情况下，也能够高精度地获得与该电流的大小成正比例的感应电动势信号。在电流计算部301中，将一对检测线圈120a、120b的连接组数设为“2”，因此根据该感应电动势信号来计算出交流电流值，但是将该值除以连接组数“2”所得的值计算为最终的交流电流值。

电流计算部301根据第一连接切换开关500、第二连接切换开关600的设定值、即串联连接一对检测线圈120a、120b的组数来切换从A/D变换值计算出交流电流值时的量子化系数等解析参数。

如以上所说明，根据本发明的实施方式2的电流测量装置11，进行连接切换，以使得第一端子台101的第一连接切换开关500将通电体110的左侧的两个检测线圈120a同极性地串联连接、且将通电体110的右侧的两个检测线圈120b同极性地串联连接，并且将左侧的第2组的检测线圈120a和右侧的第2组的检测线圈120b反极性地串联连接，从而连接两个一对检测线圈120a、120b(第二连接切换开关600也进行同样的连接切换)。由此，能够抵消外部磁场的影响，在连接到第一端子台101、第二端子台201的L1相电线20、L2相电线30中通电的交流电流小的情况下也能够高精度地获取与该大小成比例的感应电动势信号。

另外，通过切换第一连接切换开关500、第二连接切换开关600，能够调节测定电流信号的输出电平。由此，在L1相电线20中通电的电流不论是大电流还是小电流都能够将输入到电流计算部301的测定电流信号的输入范围设为固定。

由此，能够由电流计算部301来调节进行A/D变换时的分辨率，因此能够从大电流至小电流实现高精度的电流测定。

在实施方式2中，能够通过第一连接切换开关500、第二连接切换开关600来进行切换，使得以一对检测线圈120a、120b的组单位增加或减少一对检测线圈120a、120b的连接组数，但是不限于此。如图9所示，匝数切换部700也可以使一对检测线圈120a、120b的线圈的匝数两者都切换为相同。例如，可举出：在匝数切换部700将匝数N设为2倍的情况下，将检测线圈120a的匝数N变更为其2倍的“2N”，与此相对应，检测线圈120b的匝数N也变更为“2N”等。

检测线圈120a、120b的交链磁通与线圈的匝数成比例地变化。因此，通过由来自电流计算部301的控制来切换检测线圈120a、120b的匝数，能够调节测定电流信号的输出电平。电流计算部301根据匝数切换部700的变更值对来自检测线圈120a、120b的感应电动势信号进行运算处理来计算出被测定电流值。此外，检测线圈120a、120b进行切换使得线圈参数相同，并且检测线圈120a、120b与所述的实施方式1同样地被反极性串联连接。

实施方式2的通电体110不限于如图7所示的直线状。通电体110也可以是如图10所示地包围两个检测线圈120b的形状。在这种情况下，向通电体110的X轴正方向和X轴负方向延伸的各部位110c、和向通电体110的Y轴负方向延伸的部位110d的周围所产生的交链磁通也交链到检测线圈120b。因此，两个检测线圈120b的感应电动势信号的输出电平与通电体110为图7所示的直线状的情况相比能够加大。另外，通电体110也可以是如包围两个检测线圈120a那样的形状。

在该实施方式2中，检测线圈120a、120b是长方形形状，但是也可以是正方形形状。在正方形形状的检测线圈的情况下，与线圈参数相同的长方形形状的检测线圈120a、120b相比，S/N比下降，但是能够减小线圈截面的横宽比，具有加工容易的优点。

此外，本发明不限于上述各实施方式，当然能够在不超出本发明的要旨的范围内进行各种变更。

在上述实施方式2中，将一对检测线圈120a、120b设为2组，但是也可以设为3组以上的n组。如图11所示，也可以具备第一连接切换开关500、第二连接切换开关600，进行连接切换使得通过在第一端子台101(第二端子台201也同样)中，一对检测线圈120a、120b沿着通电体110配置n组(其中，n是3以上的自然数)，对n组中的m组(其中，m为自然数，3≤m≤n)的一对检测线圈，将通电体110的一侧(例如左侧)的m个检测线圈120a同极性地串联连接、且将通电体110的另一侧(例如右侧)的m个检测线圈120b同极性地串联连接，并且将一侧的第m个检测线圈120a和另一侧的第m个检测线圈120b反极性地串联连接来连接m组一对检测线圈。

通过这样将一对检测线圈120a、120b的连接组数增加到m个，能够抵消外部磁场导致的影响，并且使通电体110产生的磁场导致的感应电动势信号输出与实施方式1相比相加到连接组数倍(这里是m倍)。因而，在L1相电线20中通电的电流小的情况下也能够高精度地获得与该电流的大小成正比例的感应电动势。

此外，在所述的各实施方式中，将通电体110通过螺丝固定来缔结固定在第一端子台100的配置面F上，但是不限于此。通电体110也可以是通过卡合爪等来卡合固定、或压入固定、或粘接固定等各种固定方式。另外，在所述的各实施方式中，通电体110是导电板，但是不限于此，也可以是导体布线、导线、导体板等。

此外，在所述的各实施方式中，电源电路400对来自L1相电线20的电源电压的一部分进行整流、平滑等来生成电源电压，但是不限于此。电源电路400也可以对来自连接在第二端子台200的L2相电线30的电源电压的一部分进行整流、平滑等来生成电源电压。

另外，在所述的各实施方式中，作为本发明中的计算部的一个例子举例了电流计算部300、301，但是如果是根据来自输出端子OUT的感应电动势信号来计算出电流值的结构，则也可以采用电流计算部300、301以外的结构。

另外，在所述的实施方式2中，第一端子台101具备第一连接切换开关500、第二端子台201具备第二连接切换开关600，但是不限于此。电流计算部301也可以具备第一连接切换开关500以及第二连接切换开关600来切换一对检测线圈120a、120b的n组连接。

此外，在所述的实施方式2中，第一连接切换开关500、第二连接切换开关600设为根据来自电流计算部301的控制信号来进行切换控制的硬件开关，但是不限于此。也可以是软件开关，也可以是设置电流测量装置11的作业者能够操作的手动开关。

另外，电流计算部301根据计算出的交流电流值来变更第一连接切换开关500、第二连接切换开关600的设定值、即串联连接一对检测线圈120a、120b的组数，但是不限于此。例如，也可以如下：操作者通过操作手动开关，能够手动变更串联连接一对检测线圈120a、120b的组数，电流计算部301能够读取该组数，电流计算部301根据该组数来计算出交流电流值。

本发明能够在不超出广义精神和范围地进行各种实施方式以及变形。另外，上述的实施方式是用于说明本发明，不限定本发明的范围。即，本发明的范围不是通过实施方式而是通过权利要求范围来表示。并且，权利要求范围内以及与其同等的发明意义范围内所实施的各种变形视为本发明的范围内。

本申请基于2013年5月15日申请的日本国特许申请2013-102889号。在本说明书中，参考其说明书、权利要求书以及附图整体来引用。

产业上的可利用性

本发明能够在测量工厂、家庭等的功耗的电流测量装置等中适当地采用。

Claims (8)

1.一种电流测量装置，其特征在于，具备：

通电体，流经被测定电流；

基台，具有配置了所述通电体的配置面；

相同结构的一对检测线圈，在所述基台的配置面夹着所述通电体隔着绝缘距离配置、并且反极性地串联连接；以及

计算部，根据来自所述一对检测线圈的感应电动势信号来计算出被测定电流值。

2.根据权利要求1所述的电流测量装置，其特征在于，

在所述基台沿着所述通电体配置了n个所述一对检测线圈，其中，n为2以上的自然数，

所述电流测量装置具备连接切换开关，该连接切换开关对所述n个中的m个一对检测线圈进行连接切换，以使得将所述通电体的一侧的m个检测线圈同极性地串联连接、且将所述通电体的另一侧的m个检测线圈同极性地串联连接，并且将一侧的第m个检测线圈和另一侧的第m个检测线圈反极性地串联连接，由此连接m个所述一对检测线圈，其中，m为自然数，2≤m≤n，

所述计算部根据所述连接切换开关的设定值对来自所述检测线圈的感应电动势信号进行运算处理来计算出被测定电流值。

3.根据权利要求1所述的电流测量装置，其特征在于，

具备切换所述一对检测线圈的匝数的匝数切换部，

所述计算部根据所述匝数切换部的变更值对来自所述检测线圈的感应电动势信号进行运算处理来计算出被测定电流值。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电流测量装置，其特征在于，

所述一对检测线圈的线圈截面为长方形形状，所述一对检测线圈的长边与所述通电体的通电方向平行。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的电流测量装置，其特征在于，

所述通电体的形状是包围所述一对检测线圈中的一个检测线圈的外周的形状。

6.根据权利要求5所述的电流测量装置，其特征在于，

所述一个检测线圈的线圈截面形状为圆形。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的电流测量装置，其特征在于，

所述基台是用于连接一次侧电线和所述通电体的一端且连接二次侧电线和所述通电体的另一端的端子台。

8.一种电流计算方法，计算出流经通电体的被测定电流值，该电流计算方法的特征在于，

所述通电体被配置在基台的配置面，

相同结构的一对检测线圈夹着所述通电体隔着绝缘距离被配置在所述基台的配置面，并且所述一对检测线圈被反极性地串联连接，

计算部根据来自所述一对检测线圈的感应电动势信号来计算出被测定电流值。