JP2019109195A - Current sensor and watt-hour meter - Google Patents

Abstract

To provide a current sensor and a watt-hour meter that can be manufactured easily, are less affected by an external magnetic field, and have improved linearly in current detection characteristics in a wide range.SOLUTION: In a current sensor 2 for detecting a current signal flowing through a current bar 1 by measuring a magnetic field formed around the current bar 1 for allowing current to flow, a pair of boards 2a, 2c and a pair of board 2b, 2d in which an identical coil pattern is formed are disposed symmetrically to an axis C of the current bar 1. The coil pattern is connected in series by a connection wire 31 so as to add an induced voltage generated in the coil pattern, and a return wire 32 returning along the connection line 31. Each of the boards 2a to 2d is a multilayer board in which a plurality of coil patterns are laminated and disposed.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、製造が容易であり、外部磁界の影響を受けにくく、広範囲で電流検出特性の直線性が良い電流センサ及び電力量計に関する。   The present invention relates to a current sensor and a watt-hour meter that are easy to manufacture, less susceptible to external magnetic fields, and have a wide range of linearity of current detection characteristics.

従来、用いられている電流センサとしては、変流器（カレントトランス：ＣＴ）や、集磁コアのギャップ部にホール素子などの磁電変換素子を配置した構成や、集磁コアのギャップ部に、巻線コイルや誘電体基板上にコイルパターンを形成した素子をもつ構成などがある。特に、集磁コアのギャップ部に、基板上にホール素子などの磁電変換素子やコイルパターンを形成した素子を配置する方法は、測定対象である一次電流が流れる回路とは電気的に分離されているため、一次電流側の回路に影響を与えることなく、精度よく電流を計測可能な点で優れている。さらにコイルパターンを形成した素子を配置する方法は、直線性および温度特性に優れ、部品点数が少なく製造が容易となる特徴を有する（特許文献１参照）。   Conventionally, as a current sensor used, a configuration in which a magnetoelectric conversion element such as a Hall element is disposed in a current transformer (current transformer: CT) or a gap portion of a magnetic flux collecting core, or in a gap portion of a magnetic flux collecting core There is a configuration having an element in which a coil pattern is formed on a winding coil or a dielectric substrate. In particular, in the method of arranging a magnetoelectric conversion element such as a Hall element or an element having a coil pattern formed on the substrate in the gap portion of the magnetic flux collection core, it is electrically separated from the circuit through which the primary current flows. Therefore, the present invention is excellent in that the current can be accurately measured without affecting the circuit on the primary current side. Furthermore, the method of arranging the element on which the coil pattern is formed is characterized in that it is excellent in linearity and temperature characteristics, has a small number of parts, and is easy to manufacture (see Patent Document 1).

特許文献１に記載された電流センサは、環状の集磁コアの中央開口部に電流バーを通し、集磁コアのギャップ部にコイルパターンが施された基板を配置するものである。電流バーに電流が流れると、電流路の周辺には、電流バーに流れる電流の大きさに比例する磁束が発生する。発生した磁束は、集磁コアによって集磁される。電流が周期的電流である場合、その周期に応じて発生する磁束も周期的に変化する。これにより、コイルパターンをもつ検出コイルには、電流の大きさ及び周波数に応じた誘導電圧が発生し、この誘導電圧を電流バーに流れる電流の検出信号として用いている。   In the current sensor described in Patent Document 1, a current bar is passed through a central opening of an annular magnetic flux collecting core, and a substrate on which a coil pattern is formed is disposed in a gap of the magnetic flux collecting core. When current flows in the current bar, a magnetic flux is generated around the current path in proportion to the magnitude of the current flowing in the current bar. The generated magnetic flux is collected by the magnetic collection core. When the current is a periodic current, the generated magnetic flux also periodically changes according to the period. As a result, in the detection coil having a coil pattern, an induced voltage is generated according to the magnitude and frequency of the current, and this induced voltage is used as a detection signal of the current flowing through the current bar.

特開２０１０−４８７５５号公報JP, 2010-48755, A

ところで、集磁コアのギャップ部に磁気変換素子を配置する電流センサでは、ギャップ部に発生する磁束が集磁コアの磁気特性とギャップ部の形状とにより決定される。このギャップ部の距離を数ｍｍとすることで比較的直線性の良い電流検出特性を得ることができるが、集磁コアで用いられている磁性体の磁界に対する非線形性によって電流検出特性の直線性が悪くなる場合があるという問題がある。   By the way, in the current sensor in which the magnetic conversion element is disposed in the gap portion of the magnetic flux collection core, the magnetic flux generated in the gap portion is determined by the magnetic characteristics of the magnetic flux collection core and the shape of the gap portion. By setting the distance of this gap portion to several mm, it is possible to obtain relatively good current detection characteristics with linearity, but the linearity of current detection characteristics by the nonlinearity to the magnetic field of the magnetic substance used in the magnetic flux collection core There is a problem that may be worse.

具体的には、電流バーに大電流が流れた場合、集磁コアで用いられている磁性体の磁気飽和により透磁率が低下し、それに伴ってギャップ部に発生する磁束も低下するため、測定電流に対して発生する磁束が理想的な比例関係ではなくなり、直線性が悪化する。   Specifically, when a large current flows through the current bar, the magnetic saturation of the magnetic material used in the magnetic flux collection core lowers the magnetic permeability, and the magnetic flux generated in the gap also decreases accordingly. The flux generated with respect to the current is not in an ideal proportional relationship, and the linearity is deteriorated.

また、一般的に磁性体の透磁率は材質に応じて所定の磁界で透磁率が最も大きくなり、初透磁率は最大透磁率に対して小さい。したがって、小さな電流が流れた場合も透磁率が低いことが原因で、発生する磁束が低下し、測定電流に対して発生する磁束が理想的な比例関係ではなくなり、電流検出特性の直線性が悪化する。   In general, the magnetic permeability of the magnetic body is maximized at a predetermined magnetic field according to the material, and the initial permeability is smaller than the maximum permeability. Therefore, even when a small current flows, the magnetic flux generated is reduced due to the low permeability, and the magnetic flux generated with respect to the measured current is not in an ideal proportional relationship, and the linearity of the current detection characteristic is deteriorated. Do.

なお、これらの問題が無い電流センサとしてロゴスキーコイルなどのように、電流バーの周囲に空芯コイルを配置して磁束の変化に応じて発生する誘導電圧を測定する方法がある。しかし、ロゴスキーコイルを用いると、電流バーの周囲を囲うようにコイルを形成する必要があり、コイル形状、コイル寸法に応じた専用の巻線機、巻線治具が必要となり、電流センサの製造が容易ではないという問題がある。   There is a method of arranging an air core coil around a current bar and measuring an induced voltage generated according to a change in magnetic flux, as a Rogowski coil etc., as a current sensor free from these problems. However, if a Rogowski coil is used, it is necessary to form the coil so as to surround the current bar, and a dedicated winding machine and winding jig according to the coil shape and coil dimensions are required. There is a problem that manufacturing is not easy.

また、ロゴスキーコイルの巻線に巻ムラがあると電流バーの位置ずれの影響を受けやすくなるという問題が生じ、精度の良い電流センサを製作するのは容易ではないという問題がある。さらに、ロゴスキーコイルを配置する場合、環状コイルの一端を分割して電流バーの周囲を囲うように配置する方法がとられる。しかしながら、できるだけ巻きムラを低減するため、空芯コイルは環状コイルの一端を分割しない方法が好ましく、分割しない場合は電流バーを中心の空洞に通す必要があり、電流バーの形状の制約による設計裕度が低くなり、組立性が悪いといった問題が生じる。   In addition, if the winding of the Rogowski coil is uneven, the problem of being susceptible to the positional deviation of the current bar occurs, and there is a problem that it is not easy to manufacture a current sensor with high accuracy. Furthermore, when the Rogowski coil is disposed, one end of the annular coil is divided to be disposed so as to surround the current bar. However, in order to reduce winding unevenness as much as possible, it is preferable that the air core coil not be split at one end of the annular coil, otherwise it is necessary to pass the current bar through the central cavity. The problem is that the degree of assembly is low and the assemblability is poor.

なお、一般に電流センサは、電流バーを流れる電流によって生成される磁場以外の外部磁場の影響を受けないことが、電流計測の精度向上のために必要となる。   In general, it is necessary for current measurement to improve the accuracy of current measurement that the current sensor is not influenced by an external magnetic field other than the magnetic field generated by the current flowing through the current bar.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造が容易であり、外部磁界の影響を受けにくく、広範囲で電流検出特性の直線性が良い電流センサ及び電力量計を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to provide a current sensor and a watt-hour meter that are easy to manufacture, are less susceptible to external magnetic fields, and have a wide range of current detection characteristics in a wide range. To aim.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電流センサは、電流を流す電流バーの周囲に形成される磁界を測定して前記電流バーに流れる電流信号を検出する電流センサであって、同一のコイルパターンが形成された一対の基板を前記電流バーの軸に対して対称に配置したことを特徴とする。   In order to solve the problems described above and to achieve the object, a current sensor according to the present invention measures a magnetic field formed around a current bar for passing current and detects a current signal flowing in the current bar. The present invention is characterized in that a pair of substrates on which the same coil pattern is formed are disposed symmetrically with respect to the axis of the current bar.

また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記コイルパターンに発生する誘起電圧を加算するように前記コイルパターンを直列接続する接続線を有することを特徴とする。   Further, the current sensor according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the coil sensor has a connecting wire which serially connects the coil patterns so as to add the induced voltage generated in the coil patterns.

また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記基板は、複数のコイルパターンを積層配置したことを特徴とする。   The current sensor according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the substrate has a plurality of coil patterns laminated.

また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記一対の基板を複数配置したことを特徴とする。   Further, the current sensor according to the present invention is characterized in that, in the above invention, a plurality of the pair of substrates are arranged.

また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記コイルパターンが形成されたコイルパターン面は、前記電流バーが生成する磁束に対して垂直であることを特徴とする。   The current sensor according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the coil pattern surface on which the coil pattern is formed is perpendicular to the magnetic flux generated by the current bar.

また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記コイルパターンを順次直列接続する接続線の終端部側からの戻り線は、前記接続線に沿わせて前記接続線の始端部側まで配置されることを特徴とする。   In the current sensor according to the present invention, in the above invention, the return line from the end of the connection line connecting the coil patterns in series is arranged along the connection line up to the start of the connection line. It is characterized by being arranged.

また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記接続線または／及び前記戻り線は、前記コイルパターンの中心を通るように配置されることを特徴とする。   Further, the current sensor according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the connection line or / and the return line are disposed to pass through the center of the coil pattern.

また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記接続線及び前記戻り線は、互いに撚り合わせたツイスト状態であることを特徴とする。   The current sensor according to the present invention is characterized in that in the above invention, the connection line and the return line are in a twisted state in which they are twisted together.

また、本発明にかかる電力量計は、上記の発明のいずれか一つに記載した電流センサが検出した電流信号と電圧センサが検出した電圧信号とをもとに前記電流バーを流れる電力量を算出することを特徴とする。   Further, according to a watt-hour meter according to the present invention, the amount of power flowing through the current bar is determined based on the current signal detected by the current sensor described in any one of the above inventions and the voltage signal detected by the voltage sensor. It is characterized by calculating.

本発明によれば、同一のコイルパターンが形成された一対の基板を電流バーの軸に対して対称に配置したので、ロゴスキーコイルに比して製造が容易であり、外部磁界の影響を受けにくく、磁性材料を用いていないので磁気飽和することがなく、広範囲で電流検出特性の直線性が良い電流センサ及び電力量計を実現できる。   According to the present invention, since the pair of substrates on which the same coil pattern is formed are arranged symmetrically with respect to the axis of the current bar, manufacture is easier as compared with the Rogowski coil, and it is affected by the external magnetic field. It is difficult to realize a current sensor and a watt-hour meter having a wide range of linearity of current detection characteristics without magnetic saturation since no magnetic material is used.

図１は、本発明の実施の形態である電流センサの概要構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a current sensor according to an embodiment of the present invention. 図２は、図１に示した電流センサを電流バーの軸方向からみた模式図である。FIG. 2 is a schematic view of the current sensor shown in FIG. 1 viewed in the axial direction of the current bar. 図３は、図１に示した電流センサの上面及び基板に設けられるコイルパターンを示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing a coil pattern provided on the upper surface and the substrate of the current sensor shown in FIG. 図４は、基板の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the substrate. 図５は、各基板の接続構成を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory view showing a connection configuration of each substrate. 図６は、支持ケースの詳細構成を示す側面図である。FIG. 6 is a side view showing the detailed configuration of the support case. 図７は、図６に示した支持ケースのＡ−Ａ線断面図である。7 is a cross-sectional view of the support case shown in FIG. 図８は、電流センサの変形例の基板構成を説明する説明図である。FIG. 8 is an explanatory view for explaining a substrate configuration of a modified example of the current sensor. 図９は、図８に示した基板の接続構成を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory view showing a connection configuration of the substrate shown in FIG. 図１０は、基板数を８つにした電流センサの一例を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing an example of a current sensor in which the number of substrates is eight. 図１１は、電流バーが発生する磁束の方向に対して基板を傾けた電流センサの一例を示す図である。FIG. 11 is a view showing an example of the current sensor in which the substrate is tilted with respect to the direction of the magnetic flux generated by the current bar. 図１２は、実施の形態及び変形例で示した電流センサを用いた電力量計の一例を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram showing an example of a watt-hour meter using the current sensor shown in the embodiment and the modification. 図１３は、三相電流及び三相電圧間のベクトル図である。FIG. 13 is a vector diagram between three-phase current and three-phase voltage.

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings.

（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態である電流センサ２の概要構成を示す斜視図である。また、図２は、図１に示した電流センサ２を電流バー１の軸方向からみた模式図である。さらに、図３は、図１に示した電流センサ２の上面及び基板２ａに設けられるコイルパターンＰ１を示す説明図である。図１〜図３において、電流センサ２は、電流を流す電流バー１の周囲に形成される磁界を測定して電流バー１に流れる電流信号を検出する。電流センサ２は、同一のコイルパターンＰ１が形成された、２つの一対の基板２ａ，２ｃ、２ｂ，２ｄがそれぞれ電流バー１の軸Ｃに対して対称に配置される。４つの基板２ａ〜２ｄは、それぞれ電流バー１の周囲に等角度間隔で、電流バー１の軸Ｃを中心に９０度間隔で設けられる。基板２ａ〜２ｄは、コイルパターンＰ１が形成されるコイルパターン面と、測定対象の磁束φ１との角度θ１が直角になるように設けられる。 (overall structure)
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a current sensor 2 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic view of the current sensor 2 shown in FIG. 1 as viewed in the axial direction of the current bar 1. Further, FIG. 3 is an explanatory view showing a coil pattern P1 provided on the upper surface of the current sensor 2 shown in FIG. 1 and the substrate 2a. In FIG. 1 to FIG. 3, the current sensor 2 measures a magnetic field formed around the current bar 1 for flowing current to detect a current signal flowing in the current bar 1. In the current sensor 2, two pairs of substrates 2a, 2c, 2b and 2d on which the same coil pattern P1 is formed are arranged symmetrically with respect to the axis C of the current bar 1, respectively. The four substrates 2 a to 2 d are provided at equal angular intervals around the current bar 1 at intervals of 90 degrees around the axis C of the current bar 1. The substrates 2a to 2d are provided such that the angle θ1 between the coil pattern surface on which the coil pattern P1 is formed and the magnetic flux φ1 to be measured is perpendicular.

各基板２ａ〜２ｄに形成されるコイルパターンは、磁束φ１によって生ずる誘起電圧が端子Ｔ１１から順次加算されるように接続線３１で直列接続される。接続線３１の終端部側である基板２ｄからの戻り線３２は、接続線３１に沿わせて接続線３１の始端部側の端子Ｔ１２に接続される。   The coil patterns formed on the respective substrates 2a to 2d are connected in series by the connecting line 31 so that induced voltages generated by the magnetic flux φ1 are sequentially added from the terminal T11. The return line 32 from the substrate 2 d, which is the end portion side of the connection line 31, is connected to the terminal T <b> 12 on the start end side of the connection line 31 along the connection line 31.

図３に示すように、各基板２ａ〜２ｄに形成されるコイルパターンは、磁束φ１の方向からみて誘起電圧が全て同じ巻き方向ＷＡとなるように形成されている。   As shown in FIG. 3, the coil patterns formed on the respective substrates 2a to 2d are formed such that the induced voltages all have the same winding direction WA when viewed from the direction of the magnetic flux φ1.

なお、外部磁場の磁束φ２に対し、基板２ａ，２ｃの各巻き方向ＷＡは逆であるため、基板２ａ，２ｃの外部磁場の磁束φ２による誘起電圧は打ち消され、基板２ｂ，２ｄは外部磁場の磁束φ２に感度を持たない。このため、電流センサ２は、外部磁場の磁束φ２の影響を受けない。同様に、外部磁場の磁束φ３に対し、基板２ｂ，２ｄの各巻き方向ＷＡは逆であるため、基板２ｂ，２ｄの外部磁場の磁束φ３による誘起電圧は打ち消され、基板２ａ，２ｃは外部磁場の磁束φ３に感度を持たない。このため、電流センサ２は、外部磁場の磁束φ３の影響を受けない。また、外部磁場の磁束φ４に対し、各基板２ａ〜２ｄは感度を持たない。さらに、接続線３１に沿った戻り線３２を設けているので、接続線３１及び戻り線３２が形成するループに外部磁場の磁束φ４が鎖交する領域が小さくなるため、外部磁場の磁束φ４により発生する誘起電圧を小さくすることができる。このため、電流センサ２は、外部磁場の磁束φ４による影響を受けにくい。すなわち、電流センサ２は、全ての方向の外部磁場の磁束φ２，φ３，φ４による影響を受けにくい構成となっている。   Since the winding directions WA of the substrates 2a and 2c are opposite to the magnetic flux φ2 of the external magnetic field, the induced voltage due to the magnetic flux φ2 of the external magnetic field of the substrates 2a and 2c is cancelled, and the substrates 2b and 2d There is no sensitivity to the magnetic flux φ2. Therefore, the current sensor 2 is not affected by the magnetic flux φ2 of the external magnetic field. Similarly, since the winding directions WA of the substrates 2b and 2d are opposite to the magnetic flux φ3 of the external magnetic field, the induced voltage by the magnetic flux φ3 of the external magnetic field of the substrates 2b and 2d is cancelled, and the substrates 2a and 2c are external magnetic fields There is no sensitivity to the magnetic flux φ3 of Therefore, the current sensor 2 is not influenced by the magnetic flux φ3 of the external magnetic field. Further, each substrate 2a to 2d has no sensitivity to the magnetic flux φ4 of the external magnetic field. Furthermore, since the return line 32 along the connection line 31 is provided, the region where the magnetic flux φ4 of the external magnetic field is linked to the loop formed by the connection line 31 and the return line 32 becomes smaller. The induced voltage generated can be reduced. Therefore, the current sensor 2 is not easily affected by the magnetic flux φ4 of the external magnetic field. That is, the current sensor 2 is configured to be less susceptible to the magnetic fluxes φ2, φ3, and φ4 of the external magnetic field in all directions.

また、電流センサ２は、主として各基板２ａ〜２ｄを電流バー１の周りに支持する支持ケース１０を有する。この支持ケース１０は、絶縁材によって形成される。   Further, the current sensor 2 has a support case 10 that mainly supports the respective substrates 2 a to 2 d around the current bar 1. The support case 10 is formed of an insulating material.

（基板の構成）
図４は、基板２ａの構成を示す図である。各基板２ａ〜２ｄは、複数のコイルパターンが積層配置した多層基板であり、同一構成としている。図４に示すように、基板２ａは、表面層基板４ｓの下に、第１層基板４ａ、第２層基板４ｂ、第３層基板４ｃ、第４層基板４ｄが積層されている。第１層基板４ａ、第２層基板４ｂ、第３層基板４ｃ、第４層基板４ｄには、それぞれコイルパターンＰ４ａ〜Ｐ４ｄが形成されている。基板２ａは、表面層基板４ｓ、第１層基板４ａ、第２層基板４ｂ、第３層基板４ｃ、第４層基板４ｄが積層された段階で各層を貫き、金属めっきされた複数のビアである端子ＴＡ１，ＴＡ２、Ｔ３１〜Ｔ３５が形成される。なお、表面層基板４ｓは、設けなくてもよい。 (Configuration of substrate)
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the substrate 2a. Each of the substrates 2a to 2d is a multilayer substrate in which a plurality of coil patterns are stacked and arranged, and has the same configuration. As shown in FIG. 4, in the substrate 2a, a first layer substrate 4a, a second layer substrate 4b, a third layer substrate 4c, and a fourth layer substrate 4d are stacked below the surface layer substrate 4s. Coil patterns P4a to P4d are formed on the first layer substrate 4a, the second layer substrate 4b, the third layer substrate 4c, and the fourth layer substrate 4d, respectively. The substrate 2a penetrates each layer when the surface layer substrate 4s, the first layer substrate 4a, the second layer substrate 4b, the third layer substrate 4c, and the fourth layer substrate 4d are stacked, and a plurality of vias plated with metal are used. Certain terminals TA1, TA2, T31 to T35 are formed. The surface layer substrate 4s may not be provided.

各コイルパターンＰ４ａ〜Ｐ４ｄは、すべて巻き方向ＷＡが同じになるように直列接続される。これにより、各コイルパターンＰ４ａ〜Ｐ４ｄで生じる誘起電圧が加算されて出力される。端子ＴＡ１，ＴＡ２は、基板２ａ〜２ｄ間の接続のための端子である。端子Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３は、コイルパターンＰ４ａ〜Ｐ４ｄの内側に設けられ、端子Ｔ３４，Ｔ３５は、コイルパターンＰ４ａ〜Ｐ４ｄの外側に設けられる。端子Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３４，Ｔ３５は、第１層基板４ａ、第２層基板４ｂ、第３層基板４ｃ、第４層基板４ｄ間の接続に用いられる。   The coil patterns P4a to P4d are all connected in series so that the winding directions WA are the same. Thus, induced voltages generated in the coil patterns P4a to P4d are added and output. The terminals TA1 and TA2 are terminals for connection between the substrates 2a to 2d. The terminals T31, T32, and T33 are provided inside the coil patterns P4a to P4d, and the terminals T34 and T35 are provided outside the coil patterns P4a to P4d. The terminals T31, T32, T34, and T35 are used for connection between the first layer substrate 4a, the second layer substrate 4b, the third layer substrate 4c, and the fourth layer substrate 4d.

第１層基板４ａでは、入出力端子としての端子ＴＡ１が、コイルパターンＰ４ａを介して端子Ｔ３１に接続される。第２層基板４ｂでは、端子Ｔ３１が、コイルパターンＰ４ｂを介して端子Ｔ３４に接続される。第３層基板４ｃでは、端子Ｔ３４が、コイルパターンＰ４ｃを介して端子Ｔ３２に接続される。第４層基板４ｄでは、端子Ｔ３２が、コイルパターンＰ４ｄを介して端子Ｔ３５に接続される。この端子Ｔ３５は、各層に接続されており、第１層基板４ａの端子Ｔ３５を介して、入出力端子としての端子ＴＡ２に接続される。これにより、端子ＴＡ１，ＴＡ２間に、各コイルパターンＰ４ａ〜Ｐ４ｄに生じた誘起電圧信号が加算された信号として出力される。   In the first layer substrate 4a, the terminal TA1 as an input / output terminal is connected to the terminal T31 via the coil pattern P4a. In the second layer substrate 4b, the terminal T31 is connected to the terminal T34 via the coil pattern P4b. In the third layer substrate 4c, the terminal T34 is connected to the terminal T32 via the coil pattern P4c. In the fourth layer substrate 4d, the terminal T32 is connected to the terminal T35 via the coil pattern P4d. The terminal T35 is connected to each layer, and is connected to the terminal TA2 as an input / output terminal via the terminal T35 of the first layer substrate 4a. Thus, the induced voltage signal generated in each of the coil patterns P4a to P4d is output as a signal added between the terminals TA1 and TA2.

各基板２ａ〜２ｄは、それぞれ４層のコイルパターンを多層配置しているが、５層以上のコイルパターンを形成する多層基板であってもよい。層数が多くなればなるほど、検出感度を高くすることができる。   Each of the substrates 2a to 2d has a multi-layered arrangement of four layers of coil patterns, but may be a multi-layer substrate in which five or more layers of coil patterns are formed. As the number of layers increases, the detection sensitivity can be increased.

（各基板の接続構成）
図５は、各基板２ａ〜２ｄの接続構成を示す説明図である。図５に示した基板２ａ〜２ｄは、すべて図４に示した基板２ａと同じ構成であり、４層のコイルパターンを多層配置している。コイルパターンＰ１は、４層のコイルパターンＰ４ａ〜Ｐ４ｄが接続されたコイルパターンを意味する。コイルパターンＰ２〜Ｐ４は、コイルパターンＰ１と同じ構成である。端子Ｔ４１〜Ｔ４５、Ｔ５１〜Ｔ５５、Ｔ６１〜Ｔ６５は、それぞれ端子Ｔ３１〜Ｔ３５と同じ構成である。 (Connection configuration of each board)
FIG. 5 is an explanatory view showing a connection configuration of the substrates 2a to 2d. The substrates 2a to 2d shown in FIG. 5 all have the same configuration as the substrate 2a shown in FIG. 4 and four layers of coil patterns are arranged in multiple layers. The coil pattern P1 means a coil pattern in which coil patterns P4a to P4d of four layers are connected. The coil patterns P2 to P4 have the same configuration as the coil pattern P1. The terminals T41 to T45, T51 to T55, and T61 to T65 have the same configuration as the terminals T31 to T35, respectively.

電流センサ２の入出力端子である端子Ｔ１１は、まず基板２ａの端子ＴＡ１に接続線３１ａを介して接続される。端子ＴＡ１は、コイルパターンＰ１を経て端子ＴＡ２に接続される。基板２ａの端子ＴＡ２と基板２ｂの端子ＴＢ１とは接続線３１ｂを介して接続される。端子ＴＢ１は、コイルパターンＰ２を経て端子ＴＢ２に接続される。基板２ｂの端子ＴＢ２と基板２ｃの端子ＴＣ１とは接続線３１ｃを介して接続される。端子ＴＣ１は、コイルパターンＰ３を経て端子ＴＣ２に接続される。基板２ｃの端子ＴＣ２と基板２ｄの端子ＴＤ１とは接続線３１ｄを介して接続される。上記した接続線３１ｂ，３１ｃ，３１ｄは、各基板２ａ〜２ｄを直列接続する接続線である。   The terminal T11 which is an input / output terminal of the current sensor 2 is first connected to the terminal TA1 of the substrate 2a via the connection line 31a. The terminal TA1 is connected to the terminal TA2 through the coil pattern P1. The terminal TA2 of the substrate 2a and the terminal TB1 of the substrate 2b are connected via the connection line 31b. The terminal TB1 is connected to the terminal TB2 via the coil pattern P2. The terminal TB2 of the substrate 2b and the terminal TC1 of the substrate 2c are connected via the connection line 31c. The terminal TC1 is connected to the terminal TC2 via the coil pattern P3. The terminal TC2 of the substrate 2c and the terminal TD1 of the substrate 2d are connected via the connection line 31d. The connection lines 31b, 31c, and 31d described above are connection lines that connect the respective substrates 2a to 2d in series.

端子ＴＤ２は、戻り線３２ｅを介して、ビアである端子Ｔ６３に接続される。端子Ｔ６３は、戻り線３２ｄを介して端子Ｔ５３に接続される。端子Ｔ５３は、戻り線３２ｃを介して端子Ｔ４３に接続される。端子Ｔ４３は、戻り線３２ｂを介して端子Ｔ３３に接続される。端子Ｔ３３は、戻り線３２ａを介して、電流センサ２の他の入出力端子である端子Ｔ１２に接続される。戻り線３２ｅ，３２ｄ，３２ｃ，３２ｂ，３２ａは、各コイルパターンＰ１〜Ｐ４を介さずに、各コイルパターンＰ１〜Ｐ４の中心を通って他の入出力端子側に接続する戻り線となっている。この接続線及び戻り線は、電流バー１を周回せず、しかもそれぞれが沿って配置されるため、接続線及び戻り線が形成するループの領域が小さく、このループを鎖交する磁束も少なく、外部磁場の影響を受けにくくしている。特に、戻り線は、各コイルパターンＰ１〜Ｐ４の中心を通っており、戻り線が発する磁界がさらに各コイルパターンＰ１〜Ｐ４に対して影響を及ぼしにくくなっている。   The terminal TD2 is connected to the terminal T63 which is a via via the return line 32e. The terminal T63 is connected to the terminal T53 via the return line 32d. The terminal T53 is connected to the terminal T43 via the return line 32c. The terminal T43 is connected to the terminal T33 via the return line 32b. The terminal T33 is connected to a terminal T12 which is another input / output terminal of the current sensor 2 via the return line 32a. The return lines 32e, 32d, 32c, 32b and 32a are return lines connected to the other input / output terminals through the centers of the coil patterns P1 to P4 without passing through the coil patterns P1 to P4. . Since the connection line and return line do not go around the current bar 1 and are arranged along each other, the area of the loop formed by the connection line and return line is small, and the magnetic flux linking the loop is also small. It is less susceptible to external magnetic fields. In particular, the return line passes through the centers of the coil patterns P1 to P4, and the magnetic field emitted by the return line is less likely to affect the coil patterns P1 to P4.

なお、接続線３１ａと戻り線３２ａのペアＬ１、接続線３１ｂと戻り線３２ｂのペアＬ２、接続線３１ｃと戻り線３２ｃのペアＬ３、接続線３１ｄと戻り線３２ｄのペアＬ４は、それぞれ互いに撚り合わせたツイスト状態のツイストペア線とすることが好ましい。これにより、接続線上及び戻り線上に対するノイズ混入を防止することができる。   The pair L1 of the connection line 31a and the return line 32a, the pair L2 of the connection line 31b and the return line 32b, the pair L3 of the connection line 31c and the return line 32c, and the pair L4 of the connection line 31d and the return line 32d are mutually twisted. It is preferable to use a twisted pair wire in a combined twisted state. This makes it possible to prevent noise from being mixed into the connection line and the return line.

（支持ケースの構成）
図６は、支持ケース１０の詳細構成を示す側面図である。また、図７は、図６に示した支持ケース１０のＡ−Ａ線断面図である。図６及び図７に示すように、基板２ａ〜２ｄは、支持ケース１０に支持され、電流バー１に対して固定配置される。なお、支持ケース１０は、外部の固定支持部材１００に固定される。 (Structure of support case)
FIG. 6 is a side view showing the detailed configuration of the support case 10. 7 is a cross-sectional view of the support case 10 shown in FIG. As shown in FIGS. 6 and 7, the substrates 2 a to 2 d are supported by the support case 10 and fixed to the current bar 1. The support case 10 is fixed to an external fixed support member 100.

支持ケース１０は、一対の側部枠体１１，１２、上部枠体１３、及び下部枠体１４を有する。一対の側部枠体１１，１２の中央には、電流バー１を通す穴１０ｂが形成され、一対の側部枠体１１，１２の一角は切りかかれ、この穴１０ｂへの開口１０ａが形成されている。一対の側部枠体１１，１２の内側には、基板２ａ〜２ｄが嵌め込まれる凹部１１ａ，１２ａが形成され、基板２ａ〜２ｄが位置決めされて配置される。   The support case 10 includes a pair of side frames 11 and 12, an upper frame 13, and a lower frame 14. A hole 10b for passing the current bar 1 is formed at the center of the pair of side frames 11 and 12, one corner of the pair of side frames 11 and 12 is cut, and an opening 10a to the hole 10b is formed. ing. Recesses 11a and 12a into which the substrates 2a to 2d are fitted are formed inside the pair of side frames 11 and 12, and the substrates 2a to 2d are positioned and arranged.

上部枠体１３及び下部枠体１４は、基板２ａ〜２ｄが凹部１１ａ，１２ａに嵌め込まれた状態で一対の側部枠体１１，１２を挟み込み、一対の側部枠体１１，１２をボルト締結することによって、基板２ａ〜２ｄの位置決めを確実にする。   The upper frame 13 and the lower frame 14 sandwich the pair of side frames 11 and 12 with the substrates 2a to 2d fitted in the recesses 11a and 12a, and fasten the pair of side frames 11 and 12 by bolts. By doing this, the positioning of the substrates 2a to 2d is ensured.

ここで、図２に示すように、本実施の形態では、端子Ｔ１１から基板２ｄまでの間の接続線３１（３１ａ〜３１ｄ）と基板２ｄから端子Ｔ１２までの間の戻り線３２（３２ａ〜３２ｅ）とを有する。このため、端子Ｔ１１，Ｔ１２と基板２ｄとの間に、配線の無い隙間が生じ、この隙間から、方向Ａ１に示すように電流バー１を各基板２ａ〜２ｄの中央に容易に挿入することが可能となり、組立が容易になる。このため、支持ケース１０では、開口１０ａが形成されている。   Here, as shown in FIG. 2, in the present embodiment, connection lines 31 (31a to 31d) between the terminal T11 and the substrate 2d and return lines 32 (32a to 32e) between the substrate 2d and the terminal T12. And. Therefore, a gap without wiring is generated between the terminals T11 and T12 and the substrate 2d, and the current bar 1 can be easily inserted into the center of each of the substrates 2a to 2d from the gap as shown in the direction A1. It becomes possible and the assembly becomes easy. For this reason, in the support case 10, the opening 10a is formed.

（各基板の接続構成の変形例）
上記の基板２ａ〜２ｄの戻り線３２ａ〜３２ｅは、各コイルパターンＰ１〜Ｐ４の中心を通っているが、接続線３１ａ〜３１ｄは、端子ＴＡ１、ＴＡ２、ＴＢ１、ＴＢ２、ＴＣ１、ＴＣ２、ＴＤ１を通り、各コイルパターンＰ１〜Ｐ４の中心を通っていない。この変形例では、接続線も各コイルパターンの中心を通るようにしている。 (Modification of connection configuration of each board)
The return lines 32a to 32e of the substrates 2a to 2d pass through the centers of the coil patterns P1 to P4, but the connection lines 31a to 31d connect the terminals TA1, TA2, TB1, TB2, TC1, TC2, and TC1. As a result, the centers of the coil patterns P1 to P4 are not passed. In this modification, the connection line is also made to pass through the center of each coil pattern.

図８は、電流センサ２の変形例の基板構成を説明する説明図である。また、図９は、図８に示した基板５ａ〜５ｄの接続構成を示す説明図である。図８に示すように、本変形例では、各基板２ａ〜２ｄに対応する各基板５ａ〜５ｄが、４層ではなく、２層の基板を積層配置している。例えば、基板５ａは、コイルパターンＰ６ａを形成した第１層基板６ａとコイルパターンＰ６ｂを形成した第２層基板６ｂとが積層配置される。各コイルパターンＰ６ａ，Ｐ６ｂは、発生する誘起電圧の巻き方向ＷＡが同一方向となるように接続される。コイルパターンＰ６ａ，Ｐ６ｂ間は、ビアである端子Ｔ３４を介して直列接続される。端子Ｔ３１は、外部から基板５ａへの接続線をコイルパターンＰ６ａに入力する端子である。また、端子Ｔ３２は、基板５ａから外部に出力する接続線をコイルパターンＰ６ｂに接続する端子である。端子Ｔ３３は、基板５ａ外部の戻り線を接続する端子である。   FIG. 8 is an explanatory view for explaining a substrate configuration of a modified example of the current sensor 2. 9 is an explanatory view showing a connection configuration of the substrates 5a to 5d shown in FIG. As shown in FIG. 8, in the present modification, the substrates 5 a to 5 d corresponding to the substrates 2 a to 2 d are not the four layers, but two layers of substrates are stacked and arranged. For example, in the substrate 5a, the first layer substrate 6a on which the coil pattern P6a is formed and the second layer substrate 6b on which the coil pattern P6b is formed are stacked. The coil patterns P6a and P6b are connected such that the winding directions WA of the generated induced voltages are the same. The coil patterns P6a and P6b are connected in series via a terminal T34 which is a via. The terminal T31 is a terminal for inputting a connection line from the outside to the substrate 5a to the coil pattern P6a. The terminal T32 is a terminal for connecting a connection line output from the substrate 5a to the outside to the coil pattern P6b. The terminal T33 is a terminal for connecting a return line outside the substrate 5a.

図９に示すように、電流センサ２の入出力端子である端子Ｔ１１は、まず基板５ａのコイルパターンＰ１１（Ｐ６ａ，Ｐ６ｂ）の中心側に設けられた端子Ｔ３１に接続線６１ａを介して接続される。端子Ｔ３１と端子Ｔ３２との間にはコイルパターンＰ１１が接続される。出力端子としての端子Ｔ３２と、基板５ｂの入力端子としての端子Ｔ４１とは接続線６１ｂによって接続される。同様にして、基板５ｂの端子Ｔ４１と端子Ｔ４２との間にはコイルパターンＰ１２が接続される。出力端子としての端子Ｔ４２と、基板５ｃの入力端子としての端子Ｔ５１とは接続線６１ｃによって接続される。また、基板５ｃの端子Ｔ５１と端子Ｔ５２との間にはコイルパターンＰ１３が接続される。出力端子としての端子Ｔ５２と、基板５ｄの入力端子としての端子Ｔ６１とは接続線６１ｄによって接続される。端子Ｔ６１と端子Ｔ６２との間にはコイルパターンＰ１４が接続される。これにより、各コイルパターンＰ１１〜Ｐ１４は接続線６１ａ〜６１ｄによって直列接続され、各コイルパターンＰ１１〜Ｐ１４が生成する誘起電圧が加算されることになる。   As shown in FIG. 9, the terminal T11 which is an input / output terminal of the current sensor 2 is first connected to a terminal T31 provided on the center side of the coil pattern P11 (P6a, P6b) of the substrate 5a via the connection line 61a. Ru. A coil pattern P11 is connected between the terminal T31 and the terminal T32. The terminal T32 as the output terminal and the terminal T41 as the input terminal of the substrate 5b are connected by the connection line 61b. Similarly, a coil pattern P12 is connected between the terminal T41 and the terminal T42 of the substrate 5b. The terminal T42 as the output terminal and the terminal T51 as the input terminal of the substrate 5c are connected by the connection line 61c. Further, a coil pattern P13 is connected between the terminal T51 and the terminal T52 of the substrate 5c. A terminal T52 as an output terminal and a terminal T61 as an input terminal of the substrate 5d are connected by a connection line 61d. A coil pattern P14 is connected between the terminal T61 and the terminal T62. Thus, the coil patterns P11 to P14 are connected in series by the connection lines 61a to 61d, and the induced voltages generated by the coil patterns P11 to P14 are added.

端子Ｔ６２と端子Ｔ５３との間、端子Ｔ５３と端子Ｔ４３との間、端子Ｔ４３と端子Ｔ３３との間、端子Ｔ３３と端子Ｔ１２との間は、それぞれ戻り線６２ｄ、６２ｃ、６２ｂ、６２ａが接続される。   Return lines 62d, 62c, 62b and 62a are connected between the terminals T62 and T53, between the terminals T53 and T43, between the terminals T43 and T33, and between the terminals T33 and T12, respectively. Ru.

これにより、各接続線６１ａ〜６１ｄ、及び戻り線６２ａ〜６２ｄは、すべて各基板５ａ〜５ｄのコイルパターンＰ１１〜Ｐ１４の中心部分を通ることになる。そして、各接続線６１ａ〜６１ｄと、各接続線６１ａ〜６１ｄに対応する戻り線６２ａ〜６２ｄとの各ペアＬ１１〜Ｌ１４は、それぞれ隙間が生じないように沿って配線される。この結果、各接続線６１ａ〜６１ｄと戻り線６２ａ〜６２ｄとの間には磁界が通る隙間が小さくなり、外部磁場の影響を受けにくくなる。また、各接続線６１ａ〜６１ｄと戻り線６２ａ〜６２ｄとがすべてコイルパターンＰ１１〜Ｐ１４の中心部分を通るので、各接続線６１ａ〜６１ｄと戻り線６２ａ〜６２ｄとによるコイルパターンＰ１１〜Ｐ１４の検出感度への影響は、ほとんどなくなる。さらに、各ペアＬ１１〜Ｌ１４を、互いに撚り合わせたツイスト状態とすることによって、各接続線６１ａ〜６１ｄ上及び戻り線６２ａ〜６２ｄ上に対するノイズ混入を防止することができる。   Thus, the connection lines 61a to 61d and the return lines 62a to 62d all pass through the central portions of the coil patterns P11 to P14 of the substrates 5a to 5d. Then, the pairs L11 to L14 of the connection lines 61a to 61d and the return lines 62a to 62d corresponding to the connection lines 61a to 61d are wired along such a manner that no gap is generated. As a result, the gaps through which the magnetic field passes between the connection lines 61a to 61d and the return lines 62a to 62d become smaller, and are less susceptible to the influence of the external magnetic field. Further, since all of the connection lines 61a to 61d and the return lines 62a to 62d pass through the central portions of the coil patterns P11 to P14, the coil patterns P11 to P14 are detected by the connection lines 61a to 61d and the return lines 62a to 62d. There is almost no impact on sensitivity. Furthermore, noise mixing on the connection lines 61a to 61d and the return lines 62a to 62d can be prevented by setting each pair L11 to L14 in a twisted state in which they are twisted together.

（基板数）
なお、上述した実施の形態及び変形例では、一対の基板２ａ，２ｃ、５ａ，５ｃと一対の基板２ｂ，２ｄ、５ｂ，５ｄとをそれぞれ直交配置して、それぞれ４つの基板２ａ〜２ｄ、５ａ〜５ｄを用いていたが、図１０に示すように、さらに基板数を増やし、８つの基板７ａ〜７ｈを用いてもよい。この場合、４つの一対の基板７ａ，７ｅ、７ｂ，７ｆ、７ｃ，７ｇ、７ｄ，７ｈが形成される。なお、各一対の基板の間の角度は等角度で配置する必要はなく、少なくとも各一対の基板が電流バー１の軸Ｃに対して対称配置されていればよい。また、各基板７ａ〜７ｈは、コイルパターンを積層してもしなくてもよい。さらに、コイルパターンを積層する場合、その積層数は任意である。 (Number of boards)
In the embodiment and the modification described above, the pair of substrates 2a, 2c, 5a, 5c and the pair of substrates 2b, 2d, 5b, 5d are respectively orthogonally arranged to form four substrates 2a to 2d, 5a respectively. Although ~ 5d was used, as shown in FIG. 10, you may further increase the number of board | substrates and may use eight board | substrates 7a-7h. In this case, four pairs of substrates 7a, 7e, 7b, 7f, 7c, 7g, 7d, 7h are formed. The angles between the pair of substrates do not need to be arranged at equal angles, and at least each pair of substrates may be arranged symmetrically with respect to the axis C of the current bar 1. Moreover, each board | substrate 7a-7h may or may not laminate | stack a coil pattern. Furthermore, when laminating a coil pattern, the number of laminations is arbitrary.

上記の実施の形態及び変形例では、各基板２ａ〜２ｄ、５ａ〜５ｄ、７ａ〜７ｈがそれぞれ磁束φ１の方向に対して垂直に配置されていたが、図１１に示した基板２ａ´〜２ｄ´のように、磁束φ１の方向に対して斜めに配置した電流センサ２´としてもよい。ただし、各一対の基板２ａ´，２ｃ´、２ｂ´，２ｄ´は、電流バー１の軸Ｃに対して対称に配置される。なお、この場合、実施の形態及び変形例に比して、コイルパターンを通過する磁束が減るため、検出感度は落ちるため、可能な限り磁束φ１に対してコイルパターンの配置は垂直方向であることが望ましい。   In the above embodiment and modifications, the substrates 2a to 2d, 5a to 5d, and 7a to 7h are disposed perpendicular to the direction of the magnetic flux φ1, respectively. However, the substrates 2a 'to 2d shown in FIG. The current sensor 2 'may be disposed obliquely with respect to the direction of the magnetic flux φ1 as shown in FIG. However, the pair of substrates 2 a ′, 2 c ′, 2 b ′ and 2 d ′ are disposed symmetrically with respect to the axis C of the current bar 1. In this case, since the magnetic flux passing through the coil pattern is reduced compared to the embodiment and the modification, the detection sensitivity is lowered. Therefore, the arrangement of the coil pattern is perpendicular to the magnetic flux φ1 as much as possible. Is desirable.

なお、上記の実施の形態及び変形例におけるコイルパターンは、矩形の渦巻き状であったが、これに限らず、渦巻きの形状は任意であり、例えば円形の渦巻き状であってもよい。ただし、矩形の渦巻き状のコイルパターンは、円形のコイルパターンに比して磁束を通過する領域を多くとることができるので好ましい。   In addition, although the coil pattern in said embodiment and modification was rectangular spiral shape, it is not restricted to this, the shape of spiral is arbitrary, for example, circular spiral shape may be sufficient. However, a rectangular spiral coil pattern is preferable because it can have a larger area for passing the magnetic flux than a circular coil pattern.

本発明の実施の形態及び変形例では、磁性体を用いないため、磁性体の非線形性の影響を受けることなく、広い電流範囲で直線性にすぐれた精度の良い電流センサを実現できる。また、本実施の形態及び変形例は、同形状のコイルパターンが配置された一対の基板を電流バー１の軸Ｃに対して対称に配置し、電流バー１に流れる電流による磁束φ１により、各コイルパターンに発生する誘導電圧が加算されるように接続線で直列に接続されるために、外部磁場のように一様な方向に発生する外部磁場の影響を受けにくい。さらに、本実施の形態及び変形例では、コイルパターンを直列に接続する接続線に沿うように戻り線を配置しているので、電流バー１が配置されている基板の内側の領域を垂直に鎖交する磁束φ４の影響、すなわち、測定電流が流れる方向と同方向の外部磁場による影響を低減することができる。また、本実施の形態及び変形例では、基板にコイルパターンを形成し、一対の基板を電流バー１の軸Ｃに対して対称に配置するのみでよいため、電流センサの製造が容易であり、巻線の巻ムラの影響を受けにくい電流センサを得ることができる。   In the embodiment and the modification of the present invention, since no magnetic material is used, a current sensor with excellent linearity and excellent accuracy in a wide current range can be realized without being affected by the non-linearity of the magnetic material. Further, in the present embodiment and the modification, a pair of substrates on which a coil pattern of the same shape is arranged is disposed symmetrically with respect to the axis C of the current bar 1 and each magnetic flux φ1 by the current flowing in the current bar 1 Since the induction voltages generated in the coil pattern are connected in series by the connecting wires, they are not easily affected by the external magnetic field generated in a uniform direction as the external magnetic field. Furthermore, in the present embodiment and the modification, since the return line is arranged along the connecting line connecting the coil patterns in series, the region inside the substrate on which the current bar 1 is arranged is vertically chained. It is possible to reduce the influence of the intersecting magnetic flux φ4, that is, the influence of the external magnetic field in the same direction as the direction in which the measurement current flows. Further, in the present embodiment and the modification, a coil pattern may be formed on the substrate, and the pair of substrates may be disposed symmetrically with respect to the axis C of the current bar 1, so that the current sensor can be easily manufactured. It is possible to obtain a current sensor that is less susceptible to the effects of winding unevenness.

（電力量計）
図１２は、実施の形態及び変形例で示した電流センサ２を用いた電力量計２００の一例を示すブロック図である。この電力量計２００は、電源ＳＰと負荷ＬＤとの間の三相電力量を計測するものであり、２電力計法により求めている。なお、図１３は、三相電流ＩＲ，ＩＳ，ＩＴ及び三相電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴ間のベクトル図を示している。 (Watt-hour meter)
FIG. 12 is a block diagram showing an example of a watt-hour meter 200 using the current sensor 2 shown in the embodiment and the modification. This watt-hour meter 200 measures the three-phase electric energy between the power source SP and the load LD, and is obtained by a two-power meter method. FIG. 13 shows a vector diagram between the three-phase currents IR, IS, IT and the three-phase voltages VR, VS, VT.

図１２に示すように、電力量計２００は、実施の形態及び変形例で示した電流センサ２に対応する電流センサ２０ａ，２０ｂ、電圧センサ２０１ａ，２０１ｂ、電力量算出部２０２、出力部２０３を有する。電流センサ２０ａは、Ｒ相の電流信号を検出する。電流センサ２０ｂは、Ｔ相の電流信号を検出する。また、電圧センサ２０１ａは、Ｒ相とＳ相との間の電圧信号を検出する。電圧センサ２０１ｂは、Ｔ相とＳ相との間の電圧信号を検出する。   As shown in FIG. 12, the watt-hour meter 200 includes the current sensors 20a and 20b, the voltage sensors 201a and 201b, the power amount calculating unit 202, and the output unit 203 corresponding to the current sensor 2 described in the embodiment and the modification. Have. The current sensor 20a detects a current signal of R phase. The current sensor 20b detects a T-phase current signal. The voltage sensor 201a also detects a voltage signal between the R phase and the S phase. The voltage sensor 201 b detects a voltage signal between the T phase and the S phase.

電力量算出部２０２は、電流センサ２０ａの電流信号と電圧センサ２０１ａの電圧信号とを乗算して瞬時電力信号を生成し、これをローパスフィルタで平滑した有効電力を求めるとともに、電流センサ２０ｂの電流信号と電圧センサ２０１ｂの電圧信号とを乗算して瞬時電力信号を生成し、これをローパスフィルタで平滑した有効電力を求め、各有効電力を加算した有効電力を電力量として算出する。出力部２０３は、この算出された電力量を表示出力あるいは外部出力する。   The power amount calculation unit 202 multiplies the current signal of the current sensor 20a by the voltage signal of the voltage sensor 201a to generate an instantaneous power signal, smoothes this with a low-pass filter to obtain active power, and generates the current of the current sensor 20b. The instantaneous power signal is generated by multiplying the signal by the voltage signal of the voltage sensor 201b, smoothed by a low-pass filter to obtain active power, and active power obtained by adding each active power is calculated as the amount of power. The output unit 203 performs display output or external output of the calculated power amount.

なお、２電力計法で求める三相電力Ｐは、
Ｐ＝ＶＲＳ・ＩＲ＋ＶＴＳ・ＩＴ
＝（ＶＲ−ＶＳ）・ＩＲ＋（ＶＴ−ＶＳ）・ＩＴ
＝ＶＲ・ＩＲ＋ＶＳ・（−ＩＲ−ＩＴ）＋ＶＴ・ＩＴ
＝ＶＲ・ＩＲ＋ＶＳ・ＩＳ＋ＶＴ・ＩＴ
となり、各相の電力を合計した電力を求めたことと同じになる。 The three-phase power P determined by the two-power meter method is
P = VRS IR + VTS IT
= (VR-VS)-IR + (VT-VS)-IT
= VR · IR + VS · (-IR-IT) + VT · IT
= VR · IR + VS · IS + VT · IT
It becomes the same as having calculated | required the electric power which totaled the electric power of each phase.

また、上記の実施の形態及び変形例で図示した各構成は機能概略的なものであり、必ずしも物理的に図示の構成をされていることを要しない。すなわち、各装置及び構成要素の分散・統合の形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。   In addition, each configuration illustrated in the above-described embodiment and modification is a functional schematic, and does not necessarily have to be physically configured as illustrated. That is, the form of distribution and integration of each device and component is not limited to the illustrated one, and all or a part thereof is functionally or physically distributed or integrated in any unit according to various usage conditions and the like. Can be configured.

１ 電流バー
２，２´，２０ａ，２０ｂ 電流センサ
２ａ〜２ｄ，５ａ〜５ｄ，７ａ〜７ｈ，２ａ´〜２ｄ´ 基板
４ａ，６ａ 第１層基板
４ｂ，６ｂ 第２層基板
４ｃ 第３層基板
４ｄ 第４層基板
４ｓ 表面層基板
１０ 支持ケース
１０ａ 開口
１０ｂ 穴
１１，１２ 側部枠体
１１ａ，１２ａ 凹部
１３ 上部枠体
１４ 下部枠体
３１，３１ａ〜３１ｄ，６１ａ〜６１ｄ 接続線
３２，３２ａ〜３２ｅ，６２ａ〜６２ｄ 戻り線
１００ 固定支持部材
２００ 電力量計
２０１ａ，２０１ｂ 電圧センサ
２０２ 電力量算出部
２０３ 出力部
Ａ１ 方向
Ｃ 軸
ＩＲ，ＩＳ，ＩＴ 三相電流
Ｌ１〜Ｌ４，Ｌ１１〜Ｌ１４ ペア
ＬＤ 負荷
Ｐ１〜Ｐ４，Ｐ１１〜Ｐ１４，Ｐ４ａ〜Ｐ４ｄ，Ｐ６ａ，Ｐ６ｂ コイルパターン
ＳＰ 電源
Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ３１〜Ｔ３５，Ｔ４１〜Ｔ４５，Ｔ５１〜Ｔ５５，Ｔ６１〜Ｔ６３，ＴＡ１，ＴＡ２，ＴＢ１，ＴＢ２，ＴＣ１，ＴＣ２，ＴＤ１，ＴＤ２ 端子
ＶＲ，ＶＳ，ＶＴ 三相電圧
ＷＡ 巻き方向
θ１ 角度
φ１〜φ４ 磁束 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Current bar 2, 2 ', 20a, 20b Current sensor 2a-2d, 5a-5d, 7a-7h, 2a'-2d' board | substrate 4a, 6a 1st layer board | substrate 4b, 6b 2nd layer board | substrate 4c 3rd layer board | substrate 4d Fourth Layer Substrate 4s Surface Layer Substrate 10 Support Case 10a Opening 10b Hole 11, 12 Side Frame 11a, 12a Recess 13 Upper Frame 14 Lower Frame 31, 31a to 31d, 61a to 61d Connection Line 32, 32a ~ 32e, 62a to 62d return wire 100 fixed support member 200 watt-hour meter 201a, 201b voltage sensor 202 power amount calculation unit 203 output part A1 direction C axis IR, IS, IT Three-phase current L1 to L4, L11 to L14 pair LD load P1 to P4, P11 to P14, P4a to P4d, P6a, P6b Coil pattern SP Power supply T11, T12, T31 to T35 , T41 to T45, T51 to T55, T61 to T63, TA1, TA2, TB1, TB2, TC1, TC2, TD1, TD2 terminals VR, VS, VT Three-phase voltage WA winding direction θ1 angle φ1 to φ4 magnetic flux

Claims (9)

電流を流す電流バーの周囲に形成される磁界を測定して前記電流バーに流れる電流信号を検出する電流センサであって、
同一のコイルパターンが形成された一対の基板を前記電流バーの軸に対して対称に配置したことを特徴とする電流センサ。 A current sensor for measuring a magnetic field formed around a current bar for passing current and detecting a current signal flowing in the current bar, the current sensor comprising:
A current sensor characterized in that a pair of substrates on which the same coil pattern is formed are arranged symmetrically with respect to the axis of the current bar. 前記コイルパターンに発生する誘起電圧を加算するように前記コイルパターンを直列接続する接続線を有することを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。   The current sensor according to claim 1, further comprising a connecting line connecting the coil patterns in series so as to add the induced voltage generated in the coil pattern. 前記基板は、複数のコイルパターンを積層配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の電流センサ。   The current sensor according to claim 1, wherein the substrate has a plurality of coil patterns laminated. 前記一対の基板を複数配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の電流センサ。   The current sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of the pair of substrates are arranged. 前記コイルパターンが形成されたコイルパターン面は、前記電流バーが生成する磁束に対して垂直であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の電流センサ。   The current sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein a coil pattern surface on which the coil pattern is formed is perpendicular to a magnetic flux generated by the current bar. 前記コイルパターンを順次直列接続する接続線の終端部側からの戻り線は、前記接続線に沿わせて前記接続線の始端部側まで配置されることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一つに記載の電流センサ。   The return line from the terminal end side of the connection line which serially connects the coil patterns in series is disposed along the connection line to the start end side of the connection line. The current sensor described in one. 前記接続線または／及び前記戻り線は、前記コイルパターンの中心を通るように配置されることを特徴とする請求項６に記載の電流センサ。   The current sensor according to claim 6, wherein the connection line or / and the return line are disposed to pass through the center of the coil pattern. 前記接続線及び前記戻り線は、互いに撚り合わせたツイスト状態であることを特徴とする請求項６または７に記載の電流センサ。   The current sensor according to claim 6, wherein the connection line and the return line are in a twisted state in which the connection line and the return line are twisted together. 請求項１〜８のいずれか一つに記載した電流センサが検出した電流信号と電圧センサが検出した電圧信号とをもとに前記電流バーを流れる電力量を算出することを特徴とする電力量計。   The amount of electric power flowing through the current bar is calculated based on the current signal detected by the current sensor according to any one of claims 1 to 8 and the voltage signal detected by the voltage sensor. Total.

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