JP3155596B2

JP3155596B2 - 電流検出装置

Info

Publication number: JP3155596B2
Application number: JP01424592A
Authority: JP
Inventors: 敏男直井; 克彦田近
Original assignee: 旭化成電子株式会社
Priority date: 1991-01-29
Filing date: 1992-01-29
Publication date: 2001-04-09
Anticipated expiration: 2016-04-09
Also published as: JPH0545383A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁電変換素子を用いた電
流検出装置に関するものであって、詳しくはホール素子
などの磁電変換素子を用いた磁気平衡式電流検出装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】まず、ホール素子などの磁電変換素子を
用いた磁気平衡式電流検出装置の動作原理を図３２で説
明する。１次巻線あるいは導線１を流れる１次電流Ｉ₁
により周回コア２に磁束が起生する。ギャップ３におけ
る磁束密度を、ホール素子などの磁電変換素子４によっ
て測定する。磁電変換素子４の出力は２次導線５に対し
電源装置として機能する増幅器６へ供給される。すなわ
ち、電源装置６から周回コア２に巻回された２次導線５
に２次電流Ｉ₂ を供給して周回コア２の磁束を消去させ
て磁気平衡状態にする。この磁気平衡状態では、１次側
の起磁力の大きさと２次側の起磁力の大きさは等しいと
いう等アンペアターン則に従って、増幅器６と２次導線
５との間に配置された電流計１２により２次電流Ｉ₂ を
測定することにより、１次電流Ｉ₁ を測定できる。

【０００３】この磁気平衡式電流検出装置は直流電流も
交流電流も非接触かつ比較的高い精度で計測できること
から、インバータ制御装置などの分野において多用され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の装置で
は高周波特性が良好でないという難点があった。つまり
周波数の高い交流では計測精度が悪化する。

【０００５】特に、近年のインバータ制御装置ではスイ
ッチング速度の増加が欲求され、高周波特性の良好な交
直両用型の電流検出装置が望まれている。たとえば、Ｐ
ＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏ
ｎ）制御で見られる矩形波の計測において、図３３に示
されるように２次電流Ｉ₂ に応答遅れが発生し、波形歪
や波高値誤差により電流計測精度が悪化する。これは電
流検出装置の高周波特性が良好でないために、１次電流
Ｉ₁ の矩形波に含まれる高調波成分が２次電流Ｉ₂ では
消失するからである。

【０００６】本発明者らは上記の応答遅れを検討の結
果、その原因は周回コア２のギャップ３が磁気抵抗を増
大させて漏洩磁束が増大することによって起ることに着
眼して本発明を完成した。

【０００７】従来、電流検出装置の改良は種々の提案が
知られているが、完全な性能の電流検出装置はいまだ開
発されていない。たとえば図３５，図３６および図３７
に示されるように、単に周回コア２に分散配置させたギ
ャップ３に磁電変換素子４を対応して配置し、これらギ
ャップ３のまわりにボビン９に収容した２次導線５をそ
れぞれ配置した電流検出装置は、直流または低周波交流
の精度向上、特に１次導線の形状や位置（周回コア２内
の中心または隅など）の変化による誤差の回避には有効
であるが、周波数特性の向上には効果が薄い。

【０００８】また、図３８，図３９および図４０に示さ
れるように、コア２の一部に設けたギャップ３に磁電変
換素子４を埋込んだ電流検出装置、１次導線とギャップ
レス・コアとの磁気的結合を用いた電流検出装置あるい
は図３４に示されるようにボビン９において２次導線５
内にヨークまたはシールド１３を設けた電流検出装置は
応答遅れは改善されるものの、１次電流の大幅かつ急峻
な変化に際しては減衰振動（リンギング）が発生し、整
定時間の増大を起生させ、波形歪や波高値誤差は意に反
して悪化する。

【０００９】従って、本発明の第１の目的は、１次導線
を流れる矩形状の大きなパルス電流を高速で忠実に検出
することのできる磁気平衡式電流検出装置を提供するこ
とにある。

【００１０】本発明の他の目的は、たとえば１００アン
ペア程度以上の電流検出の場合にも１次導線を流れる矩
形状の大きなパルス電流を高速で忠実に検出することの
できる磁気平衡式電流検出装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項１に係る本発明は、強磁性体で構成さ
れた周回コアと、前記周回コアを貫通する１次導線と、
前記周回コアを遮断しない開口空隙形状の複数ギャップ
であって、前記周回コアにそれぞれ互いに対称関係に配
置されたギャップと、それぞれが互いに対称関係に前記
周回コアのまわりに巻回された複数の２次導線と、前記
ギャップのうちの少なくともひとつに配置され、かつ前
記少なくともひとつのギャップにおける磁界を検出する
少なくともひとつの磁電変換素子とを具備したものであ
る。

【００１２】ここで、前記周回コアを複数の積層強磁性
体板の積層構造とすることができる。

【００１３】前記周回コアを環状リング形または楕円リ
ングの形とすることができる。

【００１４】あるいはまた、磁電変換素子はホール素子
または磁気抵抗素子とすることができる。

【００１５】また、請求項２に係る本発明は、強磁性体
で構成され少なくとも２組の対向する腕を備えた周回コ
アであって、１次導線が少なくとも前記少なくとも２組
の対向する腕で構成された環に挿入される周回コアと、
前記周回コアを貫通する１次導線と、前記周回コアを遮
断しない開口空隙形状の偶数のギャップであって、前記
周回コアの対向する腕にそれぞれ互いに対称関係に配置
されたギャップと、偶数の２次導線であって、それぞれ
が互いに対称関係にある位置で前記周回コアの対向する
腕に巻回されている２次導線と、少なくとも前記ギャッ
プのひとつに配置され、少なくともひとつの前記ギャッ
プにおける磁界を検出する少なくともひとつの磁電変換
素子とを具備したものである。

【００１６】ここで、周回コアは複数の積層した強磁性
体板を含む積層構造をもつことができる。

【００１７】周回コアは、偶数個の隅をもつ多角形の環
または矩形の環とすることができる。

【００１８】多角形の環は長方形の環とすることができ
る。

【００１９】腕のそれぞれに、ひとつの２次導線または
少なくとも２つの２次導線を配置することができる。

【００２０】ここで、磁電変換素子はホール素子または
磁気抵抗素子とすることができる。

【００２１】

【作用】本発明では、高周波特性を悪化させて応答速度
を遅くする主因はコアの漏洩磁束であることに着目して
周回コアの抵抗を下げることを図ったが、コアのうちホ
ール素子などの磁電変換素子を挿入する部分にはギャッ
プまたは開口空隙が不可欠のため、磁気抵抗の増大は避
けられない。そこで、本発明の電流検出装置では、周回
コアの一部に磁電変換素子が挿入されても、閉磁路をな
すべき周回コアの磁気抵抗を増大させないように適切に
構成する。

【００２２】本発明では、まず、図４０に示した従来例
のように、ギャップ３が周回コア２を完全にしゃ断せ
ず、ギャップ３と連続部７を周回コアに残すように形成
した開口空隙とする。この構造において、応答速度、つ
まり、２次電流Ｉ₂ が所定値の９０％に達するまでの所
要時間は短縮して、高周波応答特性は改善された。しか
し、しゃ断されていない開口空隙形状のエアギャップを
もつこの構造の場合には減衰振動が起生した。

【００２３】そこで、応答速度の高速化に付随する減衰
振動と過渡スパイク雑音の回避が本発明の中心課題とな
り、次の実験をヒントにして打開策が見出された。すな
わち、図３８〜図４０で１次導線の位置を周回コア２の
中心とそれ以外とに変化させた場合に減衰振動の整定時
間、つまり、２次電流Ｉ₂ が所定値の９５％あるいは１
０５％に達するまでの所要時間が上記位置に応じて増減
することを見出し、減衰振動は１次導線と２次導線によ
るコアの実効的な磁束密度の分布が局所的に偏っていて
均一でない場合に起生していることが判った。

【００２４】磁束密度が周回コアで均一に分布しない原
因は、局部的な漏洩磁束によるものであると、判明した
が、この知見に基づいて第２の解決手段、つまり周回コ
アを完全な閉磁路とすることに加えて、少なくとも１組
のギャップおよび少なくとも１組の２次導線などの集中
定数的な構成体を閉磁路において、その閉磁路の中心に
関して対称に配置した。

【００２５】したがって、本発明の電流検出装置は強磁
性体で形成された周回コアと、環に挿入される１次導線
と、しゃ断されていない開口空隙の形状の複数のギャッ
プであって、ギャップはそれぞれ互いに対称関係に配置
され、周回コアがしゃ断されていない開口空隙でしゃ断
されないギャップと、２つの２次導線がそれぞれ互いに
対称関係に周回コアに巻回されている複数の２次導線
と、少なくともひとつのギャップに配置され少なくとも
ひとつのギャップの磁界を検出する少なくともひとつの
磁電変換素子を具備している。

【００２６】「対称関係」とは広い意味で解釈され、２
次導線等と同様にギャップのすべての半径方向と対角線
方向の配置を広く意味している。

【００２７】ここで「対称」とは、磁気回路の磁電係数
に関しての対称を意味する。例えば、ギャップ，２次導
線等の集中定数構成体が、コアのすべての腕の厚さの中
心点、あるいは、２つの中心線の間の交点として定義さ
れた中心点を含む平面上に定義された線に関して対称に
配置されていて、２つの中心線のそれぞれは対向する１
組の腕の中心線として定義される。すなわち、対称を構
成するよう周回コアがリング形状になっている。ここ
で、ギャップと２次導線は上で定義した対称関係に配置
されている。換言すると、上記「対称」とは、磁電回路
の磁電係数（インダクタンス等）に関する対称性を指し
ている。より具体的には、以下に述べる実施例の説明か
ら明らかなように、ギャップ，２次導線等で構成される
集中定数構成体は、周回コアで構成される閉磁路の中心
点に関して対称に配置し、その磁電係数は等価にする。
特に、周回コアで構成される閉磁路が円の場合、ギャッ
プ，２次導線等で構成される集中定数構成体は、周回コ
アで構成される閉磁路の中心点に対して等角度で配置
し、その磁電係数は全て等価にする。なお、対称位置に
配置された上記集中定数構成体のギャップは、磁電係数
が等しければ周回コアの同一面側もしくは反対面側のい
ずれに開放してもよい。

【００２８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２９】図１では、コア２の４つの腕２Ａ，２Ｂ，
２Ｃおよび２Ｄの厚さの中点を含む平面上に定義された
水平あるいは垂直な中心線Ｌ_V ，Ｌ_H に関して、ギャッ
プ３と８とが対称に配置された本発明の実施例が示され
ている。図２では、垂直なおよび水平な中心線Ｌ_V とＬ
_Hとの交点Ｐ_C として定義された中心点に関し、しゃ断
されていない開口空隙形状のギャップ３と８とが対称に
配置された本発明の実施例が示されている。図１と図２
では参照符号７が周回コア２の連続部を示している。さ
らに、図１と図２では、コア２が垂直なあるいは水平な
中心線Ｌ_V ，Ｌ_H あるいは中心点Ｐ_C に関して対称にな
るよう形成される。

【００３０】つまり、本発明では、ギャップ３と８は周
回コア２を切断することなく連続部７をもつように形成
あるいは切欠きされる。少なくともギャップ３と８のう
ちのひとつに磁電変換素子４を挿入するが、同時にギャ
ップ３に関して対称位置にも同等の集中定数的な磁電係
数のギャップ８が配置される必要があるということであ
る。周回コアは強磁性体、例えば、強磁性体板を積層し
て形成し、少なくとも２Ａと２Ｃおよび２Ｂと２Ｄの２
組の腕を持ち、各組は２つの対向する腕２Ａと２Ｃおよ
び２Ｂと２Ｄを持つ。１次導線は、少なくとも２組の腕
２Ａと２Ｃおよび２Ｂと２Ｄにより形成される環に挿入
できる。環は正方形でも矩形でもよい。この積層板は高
い透磁率の物質を圧延してつくられる薄板で形成する。

【００３１】開口空隙の形の偶数個のギャップが備えら
れる。２つのギャップのそれぞれは１組のギャップが他
の１組のギャップと対称になるように、２つの対向する
腕２Ａと２Ｃおよび２Ｂと２Ｄに配置される。これに対
応して、偶数個の２次導線が備えられる。２つの２次導
線のそれぞれは、１組の２次導線が他の１組の２次導線
と対称になるように２つの対向する腕２Ａと２Ｃおよび
２Ｂと２Ｄ上に巻回される。

【００３２】少なくともひとつのホール素子等の磁電変
換素子、あるいは磁気抵抗素子が、素子が収納されてい
るギャップの磁界を検出するために備えられる。

【００３３】ここで、ギャップ３は変換素子４を収納す
るが、一方ギャップ８は変換素子４を収納しない。しか
しすべてのギャップ３と８が対応して変換素子４を収納
できる。

【００３４】ちなみに同等の磁電係数とはギャップの場
合は同一の寸法、形状、また２次導線の場合は同一の導
線径や巻数で構成するのが、一般的に容易な方法の一つ
であることは言うまでもない。

【００３５】また、周回コア２、２次導線５、およびギ
ャップ３および８の対称性は単なる位置や形状だけでな
く磁電係数も含めた対称性をも包含するものとする。

【００３６】図１および図２に示すように、本発明で
は、周回コア２は完全に囲まれたあるいは一部がしゃ断
された腕をもつほぼ矩形の周回コアの薄板と、それぞれ
が矩形の周回コアの薄板のような断片を形成する腕をも
つ周回コアの薄板の２つか３つの部分を、ギャップ３と
ギャップ８および連続部７を形成するように、矩形に積
層して作る。その具体例として、厚み０．２ｍｍ、腕の
幅３ｍｍあるいは５ｍｍのパーマロイ板を１５層に積層
してコア２を構成する。８層のパーマロイ板の厚さ相当
がギャップ３および８をなし、７層のパーマロイ板の厚
み相当が連続部７を構成した。パーマロイ板の寸法、つ
まり、厚みや幅が上記寸法の場合、連続部７が３層以上
あれば実用上高速応答性は問題なかった。

【００３７】２次導線５は複数の（最大で４つ）のボビ
ン９に分散して周回コア２上で対称に配置されている。
２次導線５の巻数はいづれの場合も１台の検出装置当り
合計２５００巻で直列接続としたが、並列接続でも良
い。

【００３８】なお、以下に図３〜図１７で具体的実施例
を比較例と共に図示する。ここでは、電源装置は省略し
た。また磁電変換素子４としては、例えばＩｎＳｂ等の
化合物半導体によるホール素子を用いた。ここで周回コ
ア２の開口空隙部８に挿入埋設されたホール素子４と周
回コア２の端面は、できるだけ密着させるのが好まし
い。

【００３９】さらに、図１，図２および図３〜図１７で
は、本発明の種々の実施例の説明を簡単化するため、周
回コア２に挿入された１次導線１は省略する。

【００４０】実施例１図３，図４および図５は本発明の第１の実施例を示す。
本実施例ではギャップ３と８を包むように２次導線５を
巻回し、周回コアのギャップ３と８とを垂直な中心線Ｌ
_V に関し左右対称に配置している。すなわち、ギャップ
３と８および対応する導線が多角形のコア２の対向する
腕に対向して配置される。

【００４１】実施例２図６，図７および図８は本発明の第２の実施例を示す。
本実施例では、２組の２次導線５Ａと５Ｂおよび５Ｃと
５Ｄが、２つの導線の１組５Ａと５Ｂがギャップ３を包
み、別の２つの導線の１組５Ｃと５Ｄがギャップ８を包
むようにボビン９内に配置される。ここで、周回コア２
のギャップ３と８および４つの導線５Ａ〜５Ｄは、垂直
な中心線Ｌ_V に関し対称に配置される。ボビン９を垂直
な中心線Ｌ_H で垂直に２つの上部と下部に分割してホー
ル素子４のリード端子が電源装置と接続し易いようにす
ることをも兼ねて周回コア２の反対側の２つのボビン９
も同じ形状として水平な中心線Ｌ_H で垂直に２つの上部
と下部に分割される。

【００４２】実施例３図９，図１０および図１１は本発明の第３の実施例を示
す。本実施例では第１および第２の実施例とは異なり、
２次導線５が垂直なコアの腕のかわりに水平なコアの腕
を巻回し、水平な中心線Ｌ_H に関し対称に配置される。
一方、ギャップ３と８は垂直な中心線Ｌ_V に関して対称
に配置される。ここでギャップ３と８は導線５で包まれ
ていない。

【００４３】本発明の実施例での具体的な値を説明す
る。

【００４４】１）強磁性体周回コア２：（１）透磁率μが１００，０００以上で厚さが０．５ｍ
ｍ以下のパーマロイ等を使用する。

【００４５】（２）積層コアは幅３ｍｍ以上であり、全
部のコアの積層板は厚さ３ｍｍ以上である。

【００４６】２）２次導線５：（１）直径が０．１ｍｍ以上の絶縁被覆導線が使用され
る。

【００４７】（２）定格１次電流Ｉ₁ に対応した２次電
流Ｉ₂が２００ｍＡ以下になるように２次導線の巻数が
決められる。

【００４８】（３）実施例２で、２つの導線５Ａと５Ｂ
および５Ｃと５Ｄ間の距離は、それぞれ同様にコア２の
断面の最大直径以下である。

【００４９】（４）コア２の回りに互いに対向して配置
された２つの２次導線５の代表的なインダクタンスの比
は０．９〜１．１である。

【００５０】３）ギャップ３と８：（１）コア２にあるギャップ３あるいは８の端面と磁電
変換素子４の面との間の距離は狭く、この２つの面は保
護膜あるいは樹脂モールドに密着することが望ましい。

【００５１】（２）中に磁電変換素子４をもつギャップ
３で、非磁性ギャップあるいは開口空隙の全ギャップの
長さは０．５ｍｍ以下である。

【００５２】（３）ギャップ３あるいは８に隣接する連
続部７の断面積はコア２の全体の断面積の２０％〜８０
％である。

【００５３】４）磁電変換素子４：（１）半導体型のホール素子あるいは強磁性体か半導体
の薄膜型の磁気抵抗素子が使われる。

【００５４】（２）磁電変換素子４がコア２の２つのギ
ャップ３と８に収納できる場合、磁電変換素子４はギャ
ップ３と８のうちのひとつに収納するように挿入するだ
けで十分である。

【００５５】上記の３つの実施例から得られた動作性能
を評価するため、以下の比較例を作り本発明の実施例の
動作性能と従来技術すなわち比較例の動作性能とを比較
してゆく。

【００５６】比較例１図３５〜図３７は本発明に対する第１の比較例を示す。
本比較例はギャップ部分が切断された状態であり、本発
明の第１の実施例と比較するためのものである。従っ
て、ギャップ３を除く基本構造は、それぞれ図３〜図５
と同じである。

【００５７】比較例２図１２，図１３および図１４は本発明に対する第２の比
較例を示す。本比較例もギャップ３がしゃ断された状態
であり、本発明の第２の実施例と比較するためのもので
ある。従って、ギャップ３を除く基本構造はそれぞれ図
６〜図８と同じである。

【００５８】比較例３図１５，図１６および図１７は本発明に対する第３の比
較例を示す。本比較例もギャップ３がしゃ断された状態
であり、本発明の第３の実施例と比較するためのもので
ある。従って、ギャップ３を除く基本構造は、それぞれ
図９〜図１１と同じである。

【００５９】比較例４図３８〜図４０は本発明に対する第４の比較例を示す。
本比較例は、周回コア２をしゃ断することなく形成され
た連続部をもち変換素子４を収納するギャップ３を持つ
が、ギャップ３がただひとつしかなく、それゆえこのギ
ャップ対称性はなく、また、２次導線５も局在して対称
性がない。

【００６０】以上の実施例と比較例を総合すると表１に
示す性能となった。このデータは、矩形の直流２００Ａ
パルス電流を１次電流Ｉ₁ として流した場合の２次電流
Ｉ₂の応答状況を２現象オシロスコープで測定したもの
である。

【００６１】

【表１】

【００６２】つまり、図１８から図２４は、１次電流Ｉ
₁ の波形と２次電流Ｉ₂ の波形を示す。上記表１のデー
タはこれらの波形から得たものである。図１８から図２
０は、それぞれ本発明の第１，第２，第３の実施例の波
形例であり、また、図２１，図２２，図２３および図２
４は、それぞれ本発明に対する第１，第２，第３，第４
の比較例の波形例である。こあれら波形図の横軸は時間
を示し、スケールはいずれも５μｓ／ｄｉＶである。

【００６３】なお、１次電流Ｉ₁ の巻数をＮ₁ 、また、
２次電流Ｉ₂ の巻数をＮ₂ と置けば等アンペアターン則
Ｉ₁ ×Ｎ₁ ＝Ｉ₂ ×Ｎ₂ からＩ₂＝（Ｎ₁ ／Ｎ₂ ）×Ｉ₁
となり、この場合Ｎ₁ ＝１，Ｎ₂ ＝２５００，Ｉ₁ ＝
２００ＡであるからＩ₂ ＝８０ｍＡつまり、２次電流Ｉ
₂ は波高値が所定値８０ｍＡの矩形波である。

【００６４】以上の実験結果をまとめると、以下の結論
が得られる。

【００６５】（１）比較例１〜４の結果から従来技術の
装置では、１次導線を流れる矩形状の大きなパルス電流
を高速で忠実に検出することはできず、応答遅れによる
応答時間の増大，減衰振動の発生による整定時間の増
大、さらに過渡的なスパイク雑音の発生による波高値が
過大または過小となる。

【００６６】（２）実施例１〜３の結果から、本発明の
電流検出装置は良好な特性を示し、前述した本発明の所
期の目的である高速かつ忠実な大パルス電流の検出が達
成できる。

【００６７】（３）１次導線の位置や形状の変化による
影響から誤差が発生することを回避するために、ギャッ
プ３および磁電変換素子４を周回コア２上に複数個配置
する図３５〜図３７（比較例１）に示した先行技術に対
して、本発明によれば１個の磁電変換素子４で優れた性
能を発揮できる。もちろん複数個の変換素子４をギャッ
プ３と８のそれぞれに収納することも可能である。

【００６８】（４）本発明に使われる周回コア２は、た
とえば図２の構造とすることにより、同じ形状の強磁性
体板を積層して構成できるため、組立が容易、かつ部品
点数が少ないなどの利点がある。

【００６９】（５）従来使われてきたギャップ３がコア
をすなわちコアの磁気回路をしゃ断した形状の周回コア
２は、ギャップ３の間隔が増大して磁電変換素子４の見
かけ感度が低下することを防止したり、逆に減少して磁
電変換素子４を劣化や破損させることを防ぐために、ギ
ャップ３の部分でコア端面を固定する器具を別途組込ん
だが、本発明によれば、周回コア２のギャップ３および
８の部分に必ず連続部７が設けられているので、積層さ
れた強磁性体板を互いに接着や溶着などで固定すれば、
器具を組込むことが必要ないので、前記の難点は回避で
きる。

【００７０】また、本発明における周回コア２の連続部
７は、ギャップ３および８の部分でコア２の磁気回路の
中心軸を固定して中心軸の軸ずれを防止する役目もあ
る。すなわち、強磁性体板が積層された時に固定手段と
して機能する連続部７により、磁気回路の軸ずれは防止
される。それらを総合して本発明による電流検出装置は
長時間に及んで高性能を保持する信頼性が高い。

【００７１】（６）図３５に示されるように従来の構造
は、磁電変換素子４のリード端子を引出す際に２次導線
５の中で折曲げる必要があったが、本発明では図６〜図
１１に示されるように磁電変換素子４をギャップ３に取
付ける手間や磁電変換素子４への結線の作業性が大きく
向上し、リードの破損やリード端子間の短絡等の不良要
因を除去して電流検出装置の信頼性を向上させることが
できる。

【００７２】図２５から図３１では、上記実施例の種々
の変形例が示される。

【００７３】図２５と図２６は、六角形と八角形の形を
したコアを示す。

【００７４】図２５では、１組の２次導線５が２本の対
向する腕に巻回される。図２６では、２組の２次導線５
が２組の２本の対向する腕に巻回される。

【００７５】図２７から図２９では、２組のギャップ３
と８が対向されて配置された実施例を示す。図２７で
は、ただ１組の２次導線５がギャップ３と８を含む対向
するコアの腕に巻回される。図２８では、２組の２次導
線５がギャップ３と８を含む２組の対向するコアの腕に
それぞれ巻回される。図２９では、図２８に示した２次
導線５が、それぞれ２次導線５Ａと５Ｂ、５Ｃと５Ｄ、
５Ｅと５Ｆ、および５Ｇと５Ｈの４つの組に分割され、
ギャップ３と８が各２次導線の組５Ａと５Ｂ、５Ｃと５
Ｄ、５Ｅと５Ｆ、および５Ｇと５Ｈの間に配置される。

【００７６】図３０では、コア２の中心に関して、環状
リング形状のコア２に沿って半径方向に等角度で配置さ
れたギャップ３を備えた実施例を示す。この実施例で
は、２次導線５がそれぞれのギャップ３に巻回される。
さらに、環状リング形状のコア２の場合、偶数個と奇数
個のギャップ３および２次導線５が配置できる。

【００７７】図３１は、周回コア２が楕円リング状の形
の実施例を示す。２つのギャップ３が対向して配置さ
れ、また２つのギャップ８も対向して配置される。２次
導線５はギャップ３と８に巻回される。

【００７８】本発明を、好ましい実施例に関し詳細に述
べてきたが、当業者は、本発明を上述した実施例を変更
して実施でき、それらの変更は特許請求の範囲に記載の
発明の範囲内にあるものとする。

【００７９】

【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によれ
ば、周回コアの漏洩磁束を減少させることができ、以て
高周波特性を改良することができるので、１次導線を流
れる矩形状の大きなパルス電流を高速で忠実に検出する
ことのできる磁気平衡式電流検出装置を提供することが
できる。

【００８０】しかも、本発明によれば、たとえば１００
アンペア程度以上の電流検出の場合にも１次導線を流れ
る矩形状の大きなパルス電流を高速で忠実に検出するこ
とのできる磁気平衡式電流検出装置を提供することがで
きる。

【００８１】加えて、本発明による電流検出装置は長時
間に及んで高性能を保持する信頼性が高い。しかも、本
発明によれば、磁電変換素子をギャップに取付ける手間
や磁電変換素子への結線の作業性が大きく向上し、リー
ドの破損やリード端子間の短絡等の不良要因を除去して
電流検出装置の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電流検出装置で使われる周回コアの実
施例を示す斜視図である。

【図２】本発明の電流検出装置で使われる周回コアの別
の実施例を示す斜視図である。

【図３】本発明の第１の実施例を示す正面図である。

【図４】図３に示した実施例の左断面図である。

【図５】図３に示した実施例の右断面図である。

【図６】本発明の第２の実施例の正面図である。

【図７】図６に示した実施例の左断面図である。

【図８】図６に示した実施例の右断面図である。

【図９】本発明の第３の実施例の正面図である。

【図１０】図９に示した実施例の左断面図である。

【図１１】図９に示した実施例の右断面図である。

【図１２】本発明の第２の比較例の基本的な構造を示す
正面図である。

【図１３】図１２に示した比較例の左断面図である。

【図１４】図１２に示した比較例の右断面図である。

【図１５】本発明の第３の比較例の基本的な構造を示す
正面図である。

【図１６】図１５に示した比較例の左断面図である。

【図１７】図１５に示した比較例の右断面図である。

【図１８】本発明の第１の実施例の１次，２次電流波形
を示す図である。

【図１９】本発明の第２の実施例の１次，２次電流波形
を示す図である。

【図２０】本発明の第３の実施例の１次，２次電流波形
を示す図である。

【図２１】本発明の第１の比較例の１次，２次電流波形
を示す図である。

【図２２】本発明の第２の比較例の１次，２次電流波形
を示す図である。

【図２３】本発明の第３の比較例の１次，２次電流波形
を示す図である。

【図２４】本発明の第４の比較例の１次，２次電流波形
を示す図である。

【図２５】本発明の周回コアの別の実施例を示す図であ
る。

【図２６】本発明の４つのギャップの実施例を示す図で
ある。

【図２７】本発明の４つのギャップの実施例を示す図で
ある。

【図２８】本発明の４つのギャップの実施例を示す図で
ある。

【図２９】本発明の４つのギャップの実施例を示す図で
ある。

【図３０】周回コアがリング状の形の場合の実施例を示
す図である。

【図３１】周回コアがリング状の形の場合の実施例を示
す図である。

【図３２】従来の電流検出器の基本構造図である。

【図３３】従来の電流検出器の入出力信号波形を示す図
である。

【図３４】別の従来例の断面図である。

【図３５】本発明の第１の比較例の基本的な構造を示す
正面図である。

【図３６】図３５に示した比較例の左断面図である。

【図３７】図３５に示した比較例の右断面図である。

【図３８】本発明の第４の比較例の基本的な構造を示す
正面図である。

【図３９】図３８に示した比較例の左断面図である。

【図４０】図３８に示した比較例の右断面図である。

【符号の説明】

１１次導線２強磁性周回コア３ギャップ４磁電変換素子５２次導線６電源装置７周回コア連続部８周回コア空隙開口部９ボビン１２電流計１３ヨークまたはシールド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 15/00 - 17/22 G01R 33/00 - 33/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】強磁性体で構成された周回コアと、前記周回コアを貫通する１次導線と、前記周回コアを遮断しない開口空隙形状の複数ギャップ
であって、前記周回コアにそれぞれ互いに対称関係に配
置されたギャップと、それぞれが互いに対称関係に前記周回コアのまわりに巻
回された複数の２次導線と、前記ギャップのうちの少なくともひとつに配置され、か
つ前記少なくともひとつのギャップにおける磁界を検出
する少なくともひとつの磁電変換素子とを具備したこと
を特徴とする電流検出装置。
【請求項２】強磁性体で構成され少なくとも２組の対
向する腕を備えた周回コアであって、１次導線が少なく
とも前記少なくとも２組の対向する腕で構成された環に
挿入される周回コアと、前記周回コアを貫通する１次導線と、前記周回コアを遮断しない開口空隙形状の偶数のギャッ
プであって、前記周回コアの対向する腕にそれぞれ互い
に対称関係に配置されたギャップと、偶数の２次導線であって、それぞれが互いに対称関係に
ある位置で前記周回コアの対向する腕に巻回されている
２次導線と、少なくとも前記ギャップのひとつに配置され、少なくと
もひとつの前記ギャップにおける磁界を検出する少なく
ともひとつの磁電変換素子とを具備したことを特徴とす
る電流検出装置。