CN107003342B - 电流传感器以及测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明确保检测灵敏度的线性特性。提供一种电流传感器，包括：磁芯(CR)，该磁芯(CR)形成内包测定对象电路(5)的闭合磁路且为环状；磁电转换部(15)，该磁电转换部(15)检测磁芯(CR)内的磁通并输出振幅与该磁通的磁通量相对应的电信号；线圈(16)，该线圈(16)形成于磁芯(CR)并且提供基于电信号生成的负反馈电流；以及内侧屏蔽构件(SH2)，该内侧屏蔽构件(SH2)至少配设在磁电转换部(15)和线圈(16)的附近，在内侧屏蔽构件(SH2)形成使闭合磁路的磁阻增加的第1间隙(G1)，该闭合磁路针对来自磁芯(CR)的漏磁通(φ3)，并且构成为包含该内侧屏蔽构件(SH2)、磁芯(CR)上线圈(16)的形成部位以及磁电转换部(15)。

Description

电流传感器以及测定装置

技术领域

本发明涉及一种电流传感器以及具备该电流传感器的测定装置，该电流传感器包括磁芯、霍尔元件等磁电转换部、形成在磁芯上的线圈以及屏蔽构件(屏蔽壳体等)，构成为由磁芯形成内包测定对象电路的闭合磁路并且，。

背景技术

作为此种电流传感器，本发明申请人已经提出了下述专利文献1中公开的电流传感器。该电流传感器具备如下的基本结构。也就是说，该电流传感器具有：磁芯，该磁芯构成为可分割成固定侧的第1磁芯和可动侧(开闭侧)的第2磁芯，且被测定电线插通其内部空间；以及磁屏蔽壳体(固定侧的第1磁屏蔽壳体和可动侧的第2磁屏蔽壳体)，该磁屏蔽壳体以遮蔽外部磁场(外来噪声)为目的覆盖磁芯。该情况下，固定侧的第1磁芯大致形成为一边开放的U字形，可动侧的第2磁芯与第2磁屏蔽壳体部一同由磁芯开闭机构支承，可对第1磁芯的开放面进行开闭。此外，固定侧的第1磁芯上设有磁电转换元件即霍尔元件和负反馈线圈。

具有以上结构的电流传感器与配设在外部的放大器组合后，可作为零磁通法(磁性平衡方式)的测定装置(作为一例可列举电流检测装置)发挥作用。具体地说，该测定装置中，在霍尔元件的输出侧连接作为电压-电流转换器的放大器，并且放大器的输出侧与负反馈线圈的一端连接，放大器生成与霍尔元件的输出电压成正比的负反馈电流并提供至负反馈线圈。在负反馈线圈的另一端连接着作为电压检测负反馈电流的检测电阻。

该情况下，该负反馈电流与磁芯中产生的磁通的大小(磁通量)成正比。也就是说，负反馈电流与被测定电线中流动的电流成正比。因此，根据该测定装置，能够基于由检测电阻检测出的电压测定被测定电线中流动的电流。

另外，如专利文献1中所公开的那样，该电流传感器中存在着如下应改善的课题。也就是说，此种电流传感器中，由磁芯构成的闭合磁路的磁阻在负反馈线圈的部分以及配置有霍尔元件的部分(间隙)会显著增加。因此，该电流传感器中会产生由这些部分朝向磁屏蔽壳体的漏磁通。

此外，该电流传感器中，不仅是磁芯，在磁屏蔽壳体上也会因被测定电线中流动的电流而感应到磁通(该磁通也被称为感应磁通)，根据该感应磁通以及漏磁通的大小，有时磁屏蔽壳体会发生磁饱和。另外，由于磁芯会如上所述被施加负反馈，使内部产生的磁通为零，所以不易产生磁饱和。

而且，在被测定电线中流动的电流的电流值增大，磁屏蔽壳体发生磁饱和时，磁屏蔽壳体内的磁通的大小(磁通量)会成为达到顶点的状态，其结果是，磁芯内的磁通的大小(磁通量)会相应地增加。该情况下，零磁通法(磁性平衡方式)的测定装置(电流检测装置)中，会增加负反馈电流，使负反馈线圈中产生的磁通增加相应的量。因此，存在以下课题，即，使用了该电流传感器的测定装置中，在被测定电线中流动的电流到达会在磁屏蔽壳体引起磁饱和的大电流区域的状态下，检测灵敏度会上升(也就是说，检测灵敏度的线性特性会受损)。

该专利文献1中，作为用于改善该课题的一种结构，公开了如下结构，即磁屏蔽壳体上，使与未配设磁芯侧的磁电转换部(磁电转换元件)和负反馈线圈的部分对应的特定部分的体积大于其他部分(具体而言，在磁屏蔽壳体上粘贴附加磁性体)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特开2006-46922号公报(第2-6页、图1、5-6)

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，人们期望提出一种不同于上述专利文献1中公开的结构(粘贴附加磁性体的结构)，无需使用其他磁性体并且能够确保检测灵敏度的线性特性的结构。

本发明鉴于上述课题开发而成，其主要目的在于，提供一种能够确保检测灵敏度的线性特性的电流传感器以及使用了该电流传感器的测定装置。

解决技术问题所采用的技术方案

为达成上述目的，本发明第1方面所记载的电流传感器，包括：磁芯，该磁芯形成内包测定对象电路的闭合磁路且为环状；磁电转换部，该磁电转换部检测所述磁芯内的磁通，并输出振幅与该磁通的磁通量相对应的电信号；线圈，该线圈形成于所述磁芯上并且提供基于所述电信号生成的负反馈电流；以及屏蔽构件，该屏蔽构件至少配设在所述磁电转换部和所述线圈的附近，在所述屏蔽构件形成使闭合磁路的磁阻增加的间隙，该闭合磁路针对来自所述磁芯的漏磁通，构成为含有该屏蔽构件、该磁芯上所述线圈的形成部位以及所述磁电转换部。

本发明第2方面所记载的电流传感器，在第1方面所记载的电流传感器中，所述屏蔽构件构成为几乎整个覆盖所述磁芯、所述磁电转换部以及所述线圈的形状。

本发明第3方面所记载的电流传感器，在第1或第2方面所记载的电流传感器中，所述屏蔽构件包括：内侧屏蔽构件，该内侧屏蔽构件构成为几乎整个覆盖所述磁芯、所述磁电转换部以及所述线圈的形状；以及外侧屏蔽构件，该外侧屏蔽构件在与该内侧屏蔽构件不接触的状态下几乎整个覆盖该内侧屏蔽构件，所述间隙仅形成于所述内侧屏蔽构件。

本发明第4方面记载的测定装置，包括：第1至第3方面中任一项所记载的电流传感器；放大器，该放大器基于所述电信号生成所述负反馈电流并提供至所述线圈的一端；以及电流电压转换部，该电流电压转换部与所述线圈的另一端连接，将所述负反馈电流转换为电压信号。

发明效果

根据第1方面所记载的电流传感器和第4方面所记载的测定装置，通过在屏蔽构件上设置使闭合磁路的磁阻增加的间隙，该闭合磁路针对漏磁通并且含有磁电转换部，在测定对象电路中流动的测定电流的电流值在较大的高电流区域中也能够避免该闭合磁路发生磁饱和，因此能够确保充分良好的线性特性。

此外，根据第2方面所记载的电流传感器和第4方面所记载的测定装置，在闭合状态中，屏蔽构件构成为几乎整个覆盖磁芯、磁电转换部以及线圈的形状，因此能够在将外部磁场对磁芯、磁电转换部以及线圈的影响充分降低的状态下，测定在测定对象电路中流动的测定电流的电流值。

此外，根据第3方面所记载的电流传感器和第4方面所记载的测定装置，通过形成在内侧屏蔽构件的外侧配置有闭合状态下几乎覆盖整个内侧屏蔽构件的外侧屏蔽构件这一双重屏蔽构造，在内侧屏蔽构件设置上述间隙，确保良好的线性特性，并且能够通过外侧屏蔽构件进一步降低外部磁场对磁芯、磁电转换部以及线圈的影响。因此，根据该电流传感器以及测定装置，能够进一步正确地测定在测定对象电路中流动的测定电流的电流值。

附图说明

图1是电流传感器1的主视图。

图2是在使第2磁芯单元3相对于第1磁芯单元2滑动的状态下的电流传感器1的主视图。

图3是在使第2磁芯单元3以旋转轴L为中心相对于第1磁芯单元2旋转的状态下的电流传感器1的主视图。

图4是用来说明电流传感器1的构造的分解立体图。

图5是第1磁芯单元2的立体图。

图6是第2磁芯单元3的立体图。

图7是电流传感器1的立体图。

图8是电流传感器1的图7中的W1-W1线剖视图(省略了第1支架12、第2支架42、第1窗框17以及第2窗框45的图示的状态下的剖视图)以及电流检测装置91的结构图。

图9是电流传感器1的图7中的W2-W2线剖视图(省略了第1支架12和第2支架42的图示的状态下的剖视图)。

图10是去除了图9中的第1间隙G1的比较例的剖视图。

图11是示出了将1个第2磁芯单元3与多个第1磁芯单元2组合构成的电流传感器1相对于测定电流I的rdg误差的偏差的特性图。

图12是示出了将1个第2磁芯单元3与以往结构的多个第1磁芯单元组合构成的电流传感器相对于测定电流I的rdg误差的偏差的特性图。

具体实施方式

以下，参照附图说明电流传感器和测定装置的实施方式。

首先说明电流传感器1的结构。

作为一例，如图1所示，电流传感器1具有第1磁芯单元2、以及利用未图示的开闭机构以相对于第1磁芯单元2自由开闭的方式支承的第2磁芯单元3，其构成为能够将导入形成于第1磁芯单元2的凹槽(窗部)4内的测定对象电路5内包(夹紧)在各磁芯单元2、3之间。该情况下，作为开闭机构，能够如图2所示，采用使第2磁芯单元3相对于第1磁芯单元2滑动(直线移动)的开闭机构，也能够如图3所示，采用使第2磁芯单元3以旋转轴L为中心相对于第1磁芯单元2旋转的开闭机构。

此外，作为一例，如图8所示，本例的电流传感器1具有以下结构，即在设置于环状磁芯CR的第2间隙G2中配设磁电转换部(霍尔元件或磁通门型的磁性检测元件)15，并且在磁芯CR上形成(卷绕)线圈(负反馈线圈)16。如下所述，该第2间隙G2形成在由磁芯CR形成的闭合磁路(针对由于在测定对象电路5中流动测定电流I而在测定对象电路5的周围产生的磁通的闭合磁路)中，从而具备使该闭合磁路的磁阻增加的功能，但包含下述第1间隙G1在内，设置在闭合磁路中的间隙是指，间隔为数毫米左右，并且是将夹住间隙相对的磁性体的端面彼此间的磁耦合维持在较强的状态下的间隔。

如图8所示，该电流传感器1通过将放大器92和电流电压转换部(例如电阻)93组合，可作为测定装置的一例即电流检测装置91发挥作用。具体地说，该电流检测装置91中，作为一例，电流传感器1被用作将从磁电转换部15以与磁芯CR内的磁通的磁通量相对应的振幅输出的电信号(电压信号)输入至放大器92，该放大器92将该电压信号转换为电流信号(负反馈电流)并提供至线圈16的一端，并且利用连接在线圈16的另一端与接地之间的电阻93将该电流信号转换为电压。

该情况下，磁电转换部15对因在内包于磁芯CR中的测定对象电路5中流动的测定电流I而在磁芯CR(构成针对在测定对象电路5的周围产生的磁通的闭合磁路的磁芯)中产生的第1磁通φ1、与根据来自放大器92的电流信号经由线圈16在磁芯CR中产生的第2磁通φ2(抵消第1磁通方向的磁通)的合成磁通(φ1-φ2)进行检测，并且输出振幅与该合成磁通(φ1-φ2)的磁通量相对应的电压信号。放大器92基于从磁电转换部15输出的电压信号，生成使磁电转换部15检测出的合成磁通(φ1-φ2)为零的电流信号并提供至线圈16。在此种零磁通式(也称为磁性平衡式(闭环式))的电路结构中，来自放大器92的电流信号与测定电流I成正比，因此通过测定利用电阻93转换后的电压来测定测定电流I。

作为一例，如图4所示，第1磁芯单元2具备第1外侧屏蔽构件11、第1支架12、第1内侧屏蔽构件13、第1磁芯构件14、磁电转换部15、线圈16以及第1窗框17。

第1外侧屏蔽构件11使用坡莫合金等高导磁率磁性材料，形成与第2磁芯单元3的相对面(图4中的上表面)开口的长方体状箱体。具体而言，第1外侧屏蔽构件11具备正面观察时为长方形的底壁21、从该底壁21的一对相对的边部(长边部)竖起且相互平行的一对侧壁22、23以及从该底壁21的另一对相对的边部(短边部)竖起且相互平行的一对侧壁24、25，来形成具有上述结构的箱体。

此外，一对侧壁22、23上，与凹槽4的正面形状对应的正面形状的缺口部26、26形成为在各侧壁22、23上与第2磁芯单元3相对的缘部(图4中的上缘部)开口的状态。由于如此构成为缺口部26、26形成在各侧壁22、23，所以第1外侧屏蔽构件11的正面观察形状(从图4中的箭头A方向观察的形状)如下所述形成为，能够覆盖整个正面观察形状形成为U字形的第1磁芯构件14的大致U字状(或者U字形)。此外，在侧壁25形成用来安装未图示的电路基板的插通孔27，该未图示的电路基板用来将与磁电转换部15相关的未图示的布线拉出至第1外侧屏蔽构件11的外部。

第1支架12如下所述，与第1内侧屏蔽构件13一并收纳在第1外侧屏蔽构件11内，，对以两屏蔽构件11、13相互不直接接触的状态(非接触的状态)相对于第1外侧屏蔽构件11保持第1内侧屏蔽构件13。此外，第1支架12由非磁性材料形成。因此，两屏蔽构件11、13维持在相互之间的磁耦合极小的状态。

第1内侧屏蔽构件13使用与第1外侧屏蔽构件11等同的高导磁率磁性材料，形成为与第2磁芯单元3的相对面(图4中的上表面)开口的长方体状箱体。具体而言，第1内侧屏蔽构件13具备正面观察时为长方形的底壁31、从该底壁31的一对相对的边部(长边部)竖起且相互平行的一对侧壁32、33以及从该底壁31的另一对相对的边部(短边部)中的一个边部竖起的侧壁34来形成具有上述结构的箱体。

像这样，本例的第1内侧屏蔽构件13中，采用在底壁31的另一对相对的边部(短边部)中的另一个边部不形成侧壁的结构，将与磁电转换部15相关的上述布线从该部分拉出至第1内侧屏蔽构件13的外部。另外，也可以与第1外侧屏蔽构件11同样地，采用该一对边部(短边部)中的另一个边部也设有侧壁，并且在该侧壁形成用来将与磁电转换部15相关的上述布线拉出的插通孔的结构。

此外，在一对侧壁32、33上，与凹槽4的正面形状对应的正面形状(形状与缺口部26、26相同)的缺口部36、36形成为在各侧壁32、33上与第2磁芯单元3相对的缘部(图4中的上缘部)开口的状态。由于像这样构成为缺口部36、36形成在各侧壁32、33，所以第1内侧屏蔽构件13的正面观察形状形成为，能够覆盖整个正面观察形状形成为U字形的第1磁芯构件14的大致U字状(或者U字形)。

第1磁芯构件14使用铁氧体等高导磁率磁性材料(导磁率低于本例的各屏蔽构件中使用的坡莫合金的磁性材料)，正面观察形状形成为U字形。此外，在第1磁芯构件14中相当于U字形的相互平行的一对边的2个部位14a、14a(以下分别称为“脚部14a”)分别配设线圈16。此外，在第1磁芯构件14中连结各脚部14a、14a的连结部14b与各脚部14a、14a中的一个脚部14a(本例中，作为一例列举正面观察时的状态下为右侧的脚部14a)之间形成第2间隙G2(参照图8)，并且在该第2间隙G2内配设磁电转换部15。

上述第1磁芯单元2的第1外侧屏蔽构件11、第1支架12、第1内侧屏蔽构件13以及第1磁芯构件14(磁电转换部15以及线圈16如上配设，并且通过布线与安装在插通孔27的上述电路基板(均未图示)进行连接的状态下的第1磁芯构件14)在第1内侧屏蔽构件13的底壁31、侧壁32与侧壁34和一个第1支架12紧密接触并且第1内侧屏蔽构件13的底壁31、侧壁33与侧壁34和另一个第1支架12紧密接触的状态下，首先将第1内侧屏蔽构件13和一对第1支架12安装在第1外侧屏蔽构件11内。

接着，在经由未图示的支架的状态下将第1磁芯构件14安装在第1内侧屏蔽构件13内，并且将电路基板安装在第1外侧屏蔽构件11的插通孔27。接着，通过将第1窗框17嵌入形成在第1外侧屏蔽构件11上的缺口部26、26以及形成在第1内侧屏蔽构件13的缺口部36、36，将其配设在第1磁芯构件14的各脚部14a、14a之间。最后，通过在第1外侧屏蔽构件11内填充环氧树脂等灌封材料(未图示)并使其硬化，从而使第1外侧屏蔽构件11、第1支架12、第1内侧屏蔽构件13、第1磁芯构件14以及第1窗框17形成一体。由此，完成结构如图5所示的第1磁芯单元2。

如此构成的第1磁芯单元2中，如图5、8所示，第1外侧屏蔽构件11的各侧壁22、23、24、25中与第2磁芯单元3相对的缘部(图5、8中的上缘部)、第1内侧屏蔽构件13的各侧壁32、33、34中与第2磁芯单元3相对的缘部(图5、8中的上缘部)以及第1磁芯构件14的各脚部14a、14a中与第2磁芯单元3相对的端面(图5、8中的上端面)为位于与第1外侧屏蔽构件11的底壁21及第1内侧屏蔽构件13的底壁31平行的共通的平面内的状态。

作为一例，如图4所示，第2磁芯单元3具备第2外侧屏蔽构件41、第2支架42、第2内侧屏蔽构件43、第2磁芯构件44以及第2窗框45。

第2外侧屏蔽构件41与第1外侧屏蔽构件11一同构成外侧屏蔽构件SH1。该第2外侧屏蔽构件41使用与第1外侧屏蔽构件11等同的高导磁率磁性材料，形成为与第1磁芯单元2的相对面(图4中的下表面)开口的长方体状箱体。具体而言，第2外侧屏蔽构件41具备正面观察形状与第1外侧屏蔽构件11的底壁21相同的底壁51、从与该底壁51的一对相对的边部(长边部)竖起且相互平行的一对侧壁52、53以及从该底壁51的另一对相对的边部(短边部)竖起且相互平行的一对侧壁54、55来形成具有上述结构的箱体。

此外，在一对侧壁54、55分别形成嵌入第2窗框45的缺口部56，但该缺口部56形成地较浅。因此，第2外侧屏蔽构件41的正面观察形状大致为长方形。

第2支架42如下所述，与第2内侧屏蔽构件43一同收纳在第2外侧屏蔽构件41内，相对于第2外侧屏蔽构件41，以两屏蔽构件41、43相互不直接接触的状态(非接触的状态)保持第2内侧屏蔽构件43。此外，第2支架42由非磁性材料形成。因此，两屏蔽构件41、43维持在相互之间的磁耦合极小的状态。

第2内侧屏蔽构件43与第1内侧屏蔽构件13一同构成内侧屏蔽构件SH2。该第2内侧屏蔽构件43使用与第1外侧屏蔽构件11等同的高导磁率磁性材料，形成为与第1磁芯单元2的相对面(图4中的下表面)开口的长方体状箱体。具体而言，第2内侧屏蔽构件43具备正面观察时形状与第1内侧屏蔽构件13的底壁31相同的底壁61、从与该底壁61的一对相对的边部(长边部)竖起且相互平行的一对侧壁62、63以及从该底壁61的另一对相对的边部(短边部)竖起且相互平行的一对侧壁64、65来形成具有上述结构的箱体。

此外，在一对侧壁62、63分别形成嵌入第2窗框45的缺口部66，但该缺口部66形成地较浅。因此，第2内侧屏蔽构件43的正面观察形状大致为长方形。另外，与各侧壁62、63中以缺口部66为基准的侧壁64侧的部位相比，各侧壁62、63中以该缺口部66为基准的侧壁65侧的部位B1形成为从底壁61算起的高度要B2低相当于第1间隙G1(本例中列举为500μm)的量。

第2磁芯构件44使用与第1磁芯构件14等同的高导磁率磁性材料形成为长方体状，与第1磁芯构件14一同构成磁芯CR。此外，在第2磁芯构件44中与第1磁芯单元2的相对面(图4中的下表面)上，形成嵌入第2窗框45的凹槽44a，但该凹槽44a的深度与上述缺口部56、66的深度等同，形成得较浅。因此，第2磁芯构件44的正面观察形状形成为U字形。

上述第2磁芯单元3的第2外侧屏蔽构件41、第2支架42、第2内侧屏蔽构件43以及第2磁芯构件44在第2内侧屏蔽构件43的底壁61、侧壁62与侧壁64和一个第2支架42紧密接触并且第2内侧屏蔽构件43的底壁61、侧壁63与侧壁64和另一个第2支架42紧密接触的状态下，首先将第2内侧屏蔽构件43和一对第2支架42安装在第2外侧屏蔽构件41内。

接着，在经由未图示的支架的状态下将第2磁芯构件44安装在第2内侧屏蔽构件43内。接着，将第2窗框45嵌入形成在第2外侧屏蔽构件41上的缺口部56、56、形成在第2内侧屏蔽构件43上的缺口部66、66以及形成在第2磁芯构件44上的凹槽44a。最后，通过在第2外侧屏蔽构件41内填充环氧树脂等灌封材料(未图示)并使其硬化，使第2外侧屏蔽构件41、第2支架42、第2内侧屏蔽构件43、第2磁芯构件44以及第2窗框45形成一体。从而，完成结构如图6所示的第2磁芯单元3。

像这样构成的第2磁芯单元3中，如图6、8所示，第2外侧屏蔽构件41的各侧壁52、53、54、55中与第1磁芯单元2相对的缘部(图6中的上缘部、图8中的下缘部)、第2内侧屏蔽构件43的各侧壁62、63中部位B2与第1磁芯单元2相对的缘部(图6中的上缘部、图8中的下缘部)、第2内侧屏蔽构件43的侧壁64中与第1磁芯单元2相对的缘部(图6中的上缘部、图8中的下缘部)以及第2磁芯构件14的与第1磁芯单元2相对的端面(图6中的上缘部、图8中的下缘部)中除了凹槽44a以外的部位处于位于与第2外侧屏蔽构件41的底壁51以及第2内侧屏蔽构件43的底壁61平行的共通的平面内的状态。

另一方面，第2内侧屏蔽构件43的各侧壁62、63的部位B1中与第1磁芯单元2相对的缘部(图6中的上缘部、图8中的下缘部)、以及第2内侧屏蔽构件43的侧壁65中与第1磁芯单元2相对的缘部(图6中的上缘部、图8中的下缘部)位于与各侧壁52、53、54、55中与第1磁芯单元2相对的缘部等所处的与上述平面平行的其他平面(减少了相当于第1间隙G1的距离的、比上述平面更靠近底壁51的平面)内。

接着，说明具备电流传感器1的电流检测装置91的动作。

首先，如图2、3中的任一图所示，通过使第2磁芯单元3相对于第1磁芯单元2移动，能够使电流传感器1转移至打开状态，将测定对象电路5收纳至凹槽4内。接着，通过使第2磁芯单元3相对于第1磁芯单元2移动，使电流传感器1转移至图1、7所示的关闭状态(另外，图7中省略了测定对象电路5的图示)。

该关闭状态的电流传感器1中形成以下状态，即第1磁芯单元2的第1外侧屏蔽构件11的各侧壁22、23、24、25中与第2磁芯单元3相对的缘部等所处的平面与第2磁芯单元3的第2外侧屏蔽构件41的各侧壁52、53、54、55中与第1磁芯单元2相对的缘部等所处的平面一致。

因此，变成以下状态，即第1外侧屏蔽构件11的各侧壁22、23、24、25中与第2磁芯单元3相对的缘部、和第2外侧屏蔽构件41的相对应的各侧壁52、53、54、55中与第1磁芯单元2相对的缘部接触(参照图8)。此外，还变成以下状态，即第1内侧屏蔽构件13的侧壁34中与第2磁芯单元3相对的缘部、和第2内侧屏蔽构件43的侧壁64中与第1磁芯单元2相对的缘部接触(参照图8)。此外，还变成以下状态，即第1磁芯构件14的各脚部14a、14a中与第2磁芯单元3相对的端面、和第2磁芯构件14中与第1磁芯单元2对向的端面(不包括凹槽44a的端面)接触(参照图8)。

另一方面，对于第1内侧屏蔽构件13的各侧壁32、33中与第2磁芯单元3相对的缘部，各侧壁32、33的该缘部中与第2内侧屏蔽构件43的各侧壁62、63中的部位B2相对的缘部虽然呈与该部位B2的缘部接触的状态，但各侧壁32、33的该缘部中与第2内侧屏蔽构件43的各侧壁62、63的部位B1相对的缘部呈从该部位B1的缘部以相当于第1间隙G1的距离离开的状态(参照图8)。

该关闭状态下，电流传感器1中，由第1磁芯构件14和第2磁芯构件44构成的磁芯CR形成内包测定对象电路5的闭合磁路，并且由第1内侧屏蔽构件13和第2内侧屏蔽构件43构成的内侧屏蔽构件SH2也形成内包测定对象电路5的闭合磁路。另外，对于由第1外侧屏蔽构件11和第2外侧屏蔽构件41构成且在与内侧屏蔽构件SH2不接触的状态下几乎整个覆盖内侧屏蔽构件SH2的外侧屏蔽构件SH1，由于在测定对象电路5的周围产生的磁通几乎都会通过磁芯CR内和内侧屏蔽构件SH2内，因此实质上未形成内包测定对象电路5的闭合磁路。

另一方面，对于直接覆盖磁芯CR的内侧屏蔽构件SH2，在第1内侧屏蔽构件13与第2内侧屏蔽构件43形成第1间隙G1作为间隙的状态下，即，在磁阻较大的状态下形成闭合磁路。因此，对于在与磁芯CR一同直接受到在测定对象电路5的周围产生的磁通的影响的内侧屏蔽构件SH2的整体范围内形成的闭合磁路(以包围凹槽4的方式形成的闭合磁路)，与未形成第1间隙G1的现有结构相比，构成为即使在流动于测定对象电路5中的测定电流I的电流值增加时，也难以发生磁饱和。

此外，如背景技术中所述，电流传感器1中，磁芯CR中线圈16的形成部位的磁阻增加，因此如图8所示，该形成部位中会产生朝向内侧屏蔽构件SH2的漏磁通φ3。本例中，在第1磁芯构件14的各脚部14a、14a形成线圈16，因此如图8所示，该漏磁通φ3分别产生于各脚部14a、14a中。

此时，如图8、9所示，针对该2个漏磁通φ3中的一个漏磁通φ3(图8中右侧的漏磁通φ3)的闭合磁路经由一个脚部14a、第2磁芯构件44的两端部中与该一个脚部14a相接的端部、内侧屏蔽构件SH2中配置在该一个脚部14a的附近的部位(第1内侧屏蔽构件13和第2内侧屏蔽构件43中接近该一个脚部14a的各部位)、连结部14b的两端部中与该一个脚部14a相接的端部以及第2间隙G2(配设在该第2间隙G2内的磁电转换部15)，形成到达一个脚部14a的路径。此外，针对另一个漏磁通φ3(图8中左侧的漏磁通φ3)的闭合磁路经由另一个脚部14a、连结部14b的两端部中与该另一个脚部14a相接的端部、内侧屏蔽构件SH2中配设在该另一个脚部14a的附近的部位以及第2磁芯构件44的两端部中与该另一个脚部14a相接的端部，形成到达另一个脚部14a的路径。

这里，该电流传感器1中，针对图8中左侧的另一个漏磁通φ3的闭合磁路中，没有设置磁性间隙，因此在测定电流I的电流值增加时可能发生磁饱和。但是，在构成针对图8中右侧的一个漏磁通φ3的闭合磁路(配设有磁电转换部15的闭合磁路)的一部分的内侧屏蔽构件SH2中，如图9所示，设置有使该闭合磁路的磁阻增加的第1间隙G1。因此，与在图9的结构中未设置第1间隙G1时的结构(图10所示的结构)中针对漏磁通φ3的闭合磁路的磁阻相比，该图9所示的闭合磁路的磁阻为较大的状态。因此，针对一个漏磁通φ3的闭合磁路(配设有磁电转换部15的闭合磁路)与上述针对在测定对象电路5的周围产生的磁通的闭合磁路同样地，构成为在测定电流I的电流值增加时也难以发生磁饱和。

具备如此构成的电流传感器1的电流检测装置91中，磁电转换部15如上所述检测磁芯CR内的合成磁通(φ1-φ2)，同时输出与该合成磁通(φ1-φ2)相对应的电压信号，放大器92基于从磁电转换部15输出的该电压信号，生成例如该电压信号的电平为零(即例如磁电转换部15检测出的合成磁通(φ1-φ2)为零)的电流信号并提供至线圈16。

该情况下，在磁芯CR中内包的测定对象电路5中流动的测定电流I的电流值增加时，在测定对象电路5的周围产生的磁通的磁通量也增加。此时，虽然磁芯CR内的第1磁通φ1也增加，但电流检测装置91中，第2磁通φ2也会随着第1磁通φ1的增加而增加，因此磁芯CR内的合成磁通(φ1-φ2)会维持在大致为零的状态。因此，磁芯CR会维持在不发生磁饱和的状态。

另一方面，与磁芯CR同样地形成内包测定对象电路5的闭合磁路的内侧屏蔽构件SH2中，随着在测定对象电路5的周围产生的磁通的磁通量的增加，有关该闭合磁路的磁通的磁通量会增加。此外，随着该磁通的磁通量的增加，磁芯CR中各线圈16的形成部位的漏磁通φ3(朝向位于线圈16附近的内侧屏蔽构件SH2的磁通)的磁通量也会增加。

这里，内侧屏蔽构件SH2因这些磁通量的增加而发生磁饱和后，内侧屏蔽构件SH2内的磁通量会限制为固定量，因此磁芯CR内的磁通量增加(不发生磁饱和时会进一步增加与内侧屏蔽构件SH2中增加的磁通量相对应的量)。因此，具备此种电流传感器的电流检测装置中，提供至线圈的电流信号(负反馈电流)的电流值会增加至多于内侧屏蔽构件SH2未发生磁饱和时的电流值(原本的电流值)，因此检测灵敏度上升(也就是说，线性特性变差)。

但是，如上所述，该电流传感器1构成为，针对在测定对象电路5的周围产生的磁通的闭合磁路以及针对一个漏磁通φ3的闭合磁路(配设有磁电转换部15的闭合磁路)在测定电流I的电流值增加时(闭合磁路的磁通的磁通量增加时)也难以发生磁饱和。因此，具备该电流传感器1的电流检测装置91即使在测定电流I的电流值增加时，也将内侧屏蔽构件SH2维持在不发生磁饱和的状态，因此能够在检测灵敏度大致固定的状态(即线性特性良好的状态)下，检测测定电流I的电流值。以下，基于实验结果验证电流检测装置91的此动作。

该实验中，将以相同规格制作的多个第1磁芯单元2与1个第2磁芯单元3组合构成的各电流传感器1如上所述与放大器92和电流电压转换构件(例如电阻)93组合来制作多个(数量与第1磁芯单元2相同)的电流检测装置91，使测定对象电路5中流动的测定电流I的电流值(基准电流值)正确地变化，同时测定各基准电流值下各电流检测装置91中实际测定到的电流值的rdg误差(测定误差)的偏差。该实验结果如图11所示。此处，rdg误差是指，基准电流值X[A]时的rdg误差为Y[％]时，实际测定出的电流值是表示为X+X×Y/100的值。

此外，图11(以下所述的图12也相同)中，还示出了在每个由电流检测装置91测定出的电流值中，将基准电流值为1[A]时的rdg误差设为基准rdg误差(0)时其他基准电流值中的rdg误差(与基准rdg误差的差)。例如，1个电流检测装置测定出的电流值在基准电流值0.1[A]时的rdg误差为2.851[％]，0.5[A]时的rdg误差为2.822[％]，1.0[A]时的rdg误差为2.8446[％]，5.0[A]时的rdg误差为2.954[％]时，图11中，基准电流值0.1[A]时的rdg误差表示为0.0064(＝2.851-2.8446)，基准电流值0.5[A]时的rdg误差表示为-0.0226(＝2.822-2.8446)，基准电流值1.0[A]时的rdg误差表示为0(＝2.8446-2.8446)，基准电流值5.0[A]时的rdg误差表示为0.1094(＝2.954-2.8446)。

该图11中，标斜线的区域表示各基准电流值时各电流检测装置91中测定出的电流值的rdg误差的存在范围，各基准电流值时该标斜线的区域的宽度大小示出了所测定的电流值的rdg误差的存在偏差。例如，该图11中rdg误差的偏差的宽度最大的基准电流值为5[A]时，各电流检测装置中实际测定出的电流值的rdg误差包含在宽度C1的区域(最小为0.04，最大为0.11的区域)内，因此示出了在大小为0.07(＝0.11-0.04)的该宽度C1中存在偏差。

此外，该图11中，各基准电流值时rdg误差的最大值中最大的值与各基准电流值时rdg误差的最小值中最小的值的差的多少示出了由电流检测装置91进行电流测定时的线性特性。因此，与图12所示的下述比较例的电流检测装置相比，具备电流传感器1的电流检测装置91的该线性特性在基准电流值为0.1[A]至5[A]的范围内能够确保充分良好的线性特性。

另一方面，作为比较例，针对去除内侧屏蔽构件SH2的第1间隙G1(为零)的结构(图10所示的结构)以外的结构，制作与上述电流传感器1的第2磁芯单元3规格相同的第2磁芯单元，并使用该第2磁芯单元实施同样的实验。该实验结果如图12所示。图12中，标斜线的区域也表示各基准电流值时各电流检测装置中测定出电流值的rdg误差的存在范围，各基准电流值下该标斜线的区域的宽度大小示出了所测定的电流值的rdg误差存在偏差。例如，该图12中rdg误差的偏差范围最大的基准电流值为5[A]时，各电流检测装置中实际测定的电流值的rdg误差包含在宽度C2的区域(最小0.24～最大0.53的区域)内，因此示出了在大小为0.29(＝0.53-0.24)的该宽度C2中存在偏差。

该图12中与上述图11时同样地，在各基准电流值的rdg误差的最大值中最大的值与各基准电流值的rdg误差的最小值中最小的值的差的多少表示由电流检测装置进行电流测定时的线性特性。因此可以确认，与图11所示的电流检测装置91的线性特性相比，具备该电流传感器(结构中没有第1间隙G1的电流传感器)的电流检测装置中的该线性特性在基准电流值为0.1[A]至5[A]的范围内较大地恶化。

像这样，根据该电流传感器1以及具备该电流传感器1的电流检测装置91，通过在内侧屏蔽构件SH2上设置会增加闭合磁路的磁阻的第1间隙G1，该闭合磁路针对漏磁通φ3并且包含磁电转换部15，能够在使用了比较例的电流传感器的各电流检测装置中线性特性稍许恶化的基准电流值较小的低电流区域(本例中为0.1[A]～1[A]的区域)中确保极其良好的线性特性，并且在使用了比较例的电流传感器的各电流检测装置中线性特性较大的恶化的基准电流值较大的高电流区域(本例中为1[A]～5[A]的区域)中，由于能够避免闭合磁路发生磁饱和，所以也能够确保充分良好的线性特性。

此外，根据该电流传感器1以及该电流检测装置91，与使用了比较例的电流传感器的各电流检测装置相比，从低电流区域到高电流区域的所有区域中，能够大幅降低rdg误差的偏差。此外，如上所述该电流传感器1和该电流检测装置91中，将以同样规格制作且相互间在元器件的加工精度和组装精度的许容范围内存在机械偏差的多个第1磁芯单元2与1个第2磁芯单元3组合，如图11所示，能够大幅降低构成中的rdg误差的偏差。由此，根据该电流传感器1以及该电流检测装置91，在使1个第2磁芯单元3相对于1个第1磁芯单元2开闭时，即使两个磁芯单元2、3间发生机械性错位，也能够大幅降低测定的测定电流I的电流值因该机械性错位而导致的偏差(也就是说，能够提高测定的再现性)。

此外，根据该电流传感器1和电流检测装置91，在关闭状态中，内侧屏蔽构件SH2构成为几乎整个覆盖磁芯CR、磁电转换部15以及线圈16的形状，因此能够在充分降低外部磁场对磁芯CR、磁电转换部15以及线圈16的影响的状态下，对测定对象电路5中流动的测定电流I的电流值进行测定。

此外，根据该电流传感器1以及电流检测装置91，通过形成在内侧屏蔽构件SH2的外侧配置有关闭状态下几乎整个覆盖整个内侧屏蔽构件SH2的外侧屏蔽构件SH1这一双重屏蔽构造，从而在内侧屏蔽构件SH2设置上述第1间隙G1，确保良好的线性特性，并且能够通过外侧屏蔽构件SH1进一步降低外部磁场对磁芯CR、磁电转换部15以及线圈16的影响。由此，根据该电流传感器1以及电流检测装置91，能够进一步正确地测定在测定对象电路5中流动的测定电流I的电流值。

另外，上述示例中，由于容易形成，所以在构成内侧屏蔽构件SH2的第1内侧屏蔽构件13和第2内侧屏蔽构件43的连结部位(磁性连结的部位)中靠近磁电转换部15的连结部位形成了第1间隙G1，但第1间隙G1的形成位置并不限定于该位置，只要是能够使针对漏磁通φ3的闭合磁路(含有磁电转换部15的闭合磁路)的磁阻增加的位置即可，也能够采用将第1内侧屏蔽构件13分割并在第1内侧屏蔽构件13内形成第1间隙G1，或将第2内侧屏蔽构件43分割并在第2内侧屏蔽构件43内形成第1间隙G1的结构。此外，第1间隙G1的数量在上述示例中为1个，但并不限定于此，也可以是多个。

工业上的实用性

本申请发明能够广泛应用于具有形成内包测定对象电路的闭合磁路的环状磁芯的电流传感器以及具备该电流传感器的测定装置。

标号说明

1 电流传感器

5 测定对象电路

15 磁电转换部

16 线圈

CR 磁芯

G1 第1间隙

SH1 外侧屏蔽构件

SH2 内侧屏蔽构件

Claims (4)

1.一种电流传感器，其特征在于，包括：磁芯，该磁芯形成内包测定对象电路的第1闭合磁路且为环状；磁电转换部，该磁电转换部检测所述磁芯内的磁通，并输出振幅与该磁通的磁通量相对应的电信号；线圈，该线圈形成于所述磁芯上并且提供基于所述电信号生成的负反馈电流；以及屏蔽构件，该屏蔽构件独立于所述磁芯而形成，该屏蔽构件配设在所述磁芯、所述磁电转换部和所述线圈的附近，

在所述屏蔽构件形成使第2闭合磁路的磁阻增加的间隙，该第2闭合磁路是针对来自所述磁芯的漏磁通的闭合磁路，构成为含有该屏蔽构件、该磁芯上所述线圈的形成部位以及所述磁电转换部。

2.如权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述屏蔽构件构成为几乎整个覆盖所述磁芯、所述磁电转换部以及所述线圈的形状。

3.如权利要求1或2所述的电流传感器，其特征在于，所述屏蔽构件包括：内侧屏蔽构件，该内侧屏蔽构件构成为几乎整个覆盖所述磁芯、所述磁电转换部以及所述线圈的形状；以及外侧屏蔽构件，该外侧屏蔽构件在与该内侧屏蔽构件不接触的状态下几乎覆盖整个该内侧屏蔽构件，

所述间隙仅形成于所述内侧屏蔽构件。

4.一种测定装置，其特征在于，包括：

权利要求1至3中任一项所述的电流传感器；

放大器，该放大器基于所述电信号生成所述负反馈电流并提供至所述线圈的一端；以及

电流电压转换部，该电流电压转换部与所述线圈的另一端连接，将所述负反馈电流转换为电压信号。