特許 6362414 電流センサおよび測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6362414

(24)【登録日】2018年7月6日

(45)【発行日】2018年7月25日

(54)【発明の名称】電流センサおよび測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/18 20060101AFI20180712BHJP

【ＦＩ】

   G01R15/18 D

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-105853(P2014-105853)

(22)【出願日】2014年5月22日

(65)【公開番号】特開2015-222182(P2015-222182A)

(43)【公開日】2015年12月10日

【審査請求日】2017年3月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000227180

【氏名又は名称】日置電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104787

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 伸司

(72)【発明者】

【氏名】山岸 君彦

(72)【発明者】

【氏名】池田 健太

【審査官】 續山 浩二

(56)【参考文献】

【文献】 英国特許出願公開第０２１５４８０６（ＧＢ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３２５９４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０５８３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２６９３３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６３−０２４８１９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０７０５０６０２（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】 特開平０６−０８９８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０２５７０６１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 欧州特許出願公開第２５８９８２７（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 特開２０００−１３１３４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ １５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のコア部が連結されて環状に構成されると共に測定対象導体が内部に挿通される環状コア、および予め規定されたターン数でｎ個（ｎは２以上の整数）ずつ前記複数のコア部のそれぞれに巻回された複数の巻線を備え、
前記複数のコア部に巻回されているすべての前記巻線は、同じ当該コア部に巻回されている巻線同士が他の当該コア部に巻回されている巻線を介在させた状態で直列に接続されている電流センサ。

【請求項2】

前記すべての巻線は、前記各コア部に巻回されている前記ｎ個の巻線のうちの前記環状コアの周方向に沿った同じ一方の側からｊ（ｊは１以上ｎ以下の各整数）番目の当該巻線同士が直列接続されてｎ個の直列巻線に構成され、
前記ｎ個の直列巻線は、全体として直列に接続されている請求項１記載の電流センサ。

【請求項3】

請求項１または２記載の電流センサであって前記測定対象導体に流れる交流電流の電流値に応じて電流値が変化する検出電流を出力する電流センサを備えている測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定対象導体に流れる交流電流の電流値に応じて電流値が変化する検出電流を出力する電流センサ、この電流センサを備えた測定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

この種の電流センサとして、下記の特許文献１に開示されている電流センサ（ＣＴ：カレントトランス）が知られている。図７に示すように、この電流センサ５１は、半円状の一側大径コア片部５２ａの内側に半円状の一側小径コア片部５２ｂを配置することによって全体としても半円状に形成された一方のコア部５２と、半円状の他側大径コア片部５３ａの内側に半円状の他側小径コア片部５３ｂを配置することによって全体としても半円状に形成された他方のコア部５３と、巻線５４とを備えている。この電流センサ５１では、一方のコア部５２と他方のコア部５３とが連結されることにより、測定対象導体６１が内部に挿通される環状コアＲＣが形成される。また、巻線５４は、一方のコア部５２に巻回された巻線５４ａと、他方のコア部５３に巻回された巻線５４ｂとに分割されると共に、この２つの巻線５４ａ，５４ｂが直列に接続されて構成されている。なお、この種の通常の電流センサ（環状コアに巻線が巻回されて構成された電流センサ）では、環状コアＲＣを構成する各コア部（上記の電流センサ５１での各コア部５２，５３）は、それぞれ１つのコア材で構成されている。

【0003】

この電流センサ５１では、各コア部５２，５３で構成される環状コアの内部に挿通された測定対象導体６１に流れる交流電流Ｉの電流値に応じて電流値が変化する検出電流Ｉｄが巻線５４から出力される。このため、この電流センサ５１によれば、この検出電流Ｉｄを電流電圧変換部５５で電圧信号Ｖｉに変換することにより、この電圧信号Ｖｉに基づいて、交流電流Ｉの電流値を測定することが可能になっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−５７２９４号公報（第７−８頁、第５図）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、この種の電流センサでは、その感度の周波数帯域は、巻線のインダクタンス値Ｌと巻線の寄生容量（線間容量）の容量値Ｃとで規定される共振周波数（ｆ＝１／２π√（Ｌ・Ｃ））で上限側（高周波側）が制限される。具体的には、上記の電流センサ５１のように複数のコア部（上記の例では２つコア部５２，５３）を連結することによって環状コアが形成され、かつ各コア部に巻線が分割して巻回されている構成の電流センサでは、各コア部の接合部位（図７では符号Ｘで示す部位）での磁気抵抗がコア部自体の磁気抵抗と比較して大きいことから（接合部位Ｘの存在に起因して各コア部が磁気結合の弱い状態で連結される構成となることから）、各コア部５２，５３に巻回されている巻線５４ａ，５４ｂのそれぞれの等価回路は、各巻線５４ａ，５４ｂのインダクタンス値をそれぞれＬ１とし、各巻線５４ａ，５４ｂの寄生容量の容量値をそれぞれＣ１としたときに、インダクタンス値Ｌ１のコイルとこのコイルに並列に接続された容量値Ｃ１のコンデンサとで構成されるＬＣ回路で表される。

【0006】

したがって、各巻線５４ａ，５４ｂが直列接続されて構成される巻線５４全体の等価回路は、上記のＬＣ回路がコア部の数分だけ（各コア部に分割して巻回された巻線の数分だけ）直列に接続された構成となる。このため、この電流センサ５１についての感度の周波数特性は、図８に示すように、１つのコア部に巻回されている巻線のインダクタンス値Ｌ１とこの巻線の寄生容量の容量値Ｃ１とで規定される共振周波数（ｆ１＝１／２π√（Ｌ１・Ｃ１））で上限側が制限される。つまり、この電流センサ５１では、周波数ｆ１までの交流電流Ｉを測定することが可能になっている。

【0007】

しかしながら、測定対象導体６１に流れる交流電流Ｉの高周波化に伴い、より高い周波数の交流電流Ｉについても測定したいという要請がある。この場合、電流センサの簡単な構成の変更により、この要請に対応し得るのが好ましい。

【0008】

本発明は、かかる要請に鑑みてなされたものであり、簡単な構成の変更により、より高い周波数の交流電流を検出し得る電流センサを提供することを主目的とする。また、この電流センサを備えた測定装置を提供することを他の主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成すべく、請求項１記載の電流センサは、複数のコア部が連結されて環状に構成されると共に測定対象導体が内部に挿通される環状コア、および予め規定されたターン数でｎ個（ｎは２以上の整数）ずつ前記複数のコア部のそれぞれに巻回された複数の巻線を備え、前記複数のコア部に巻回されているすべての前記巻線は、同じ当該コア部に巻回されている巻線同士が他の当該コア部に巻回されている巻線を介在させた状態で直列に接続されている。

【0010】

請求項２記載の電流センサは、請求項１記載の電流センサにおいて、前記すべての巻線は、前記各コア部に巻回されている前記ｎ個の巻線のうちの前記環状コアの周方向に沿った同じ一方の側からｊ（ｊは１以上ｎ以下の各整数）番目の当該巻線同士が直列接続されてｎ個の直列巻線に構成され、前記ｎ個の直列巻線は、全体として直列に接続されている。

【0011】

請求項３記載の測定装置は、請求項１または２記載の電流センサであって前記測定対象導体に流れる交流電流の電流値に応じて電流値が変化する検出電流を出力する電流センサを備えている。

【発明の効果】

【0012】

請求項１記載の電流センサによれば、各コア部にｎ個ずつ巻線を巻回し、各コア部に巻回されているすべての巻線を、同じコア部に巻回されている巻線同士が他のコア部に巻回されている巻線を介在させた状態で直列に接続するという極めて簡単な構成の変更により、コイルとコンデンサとが並列接続された等価回路で表される各巻線についてのこのコイルのインダクタンス値とコンデンサの容量値とをそれぞれ小さくすることができることから、検出感度を維持したままで、この感度の周波数帯域の上限周波数を規定する各巻線についての等価回路の共振周波数を、同じコア部に巻回されている巻線が直接接続されて直列に接続される従来の構成のときの感度の周波数帯域の上限周波数よりも高くすることができ、これによって感度の周波数帯域を高域側に広げることができる。

【0013】

また、請求項２記載の電流センサによれば、各コア部に巻回されているｎ個の巻線のうちの環状コアの周方向に沿った同じ一方の側からｊ番目の巻線同士が直列接続されてｎ個の直列巻線に構成され、さらにこのｎ個の直列巻線が全体として直列に接続されるという分かり易い手順（理解し易い規則性を持った手順）での製造が可能な構成のため、この製造のための手順を容易に把握することができる。

【0014】

請求項３記載の測定装置によれば、感度の周波数帯域が高域側に広がった電流センサを備えたことにより、より高い周波数の交流電流についても、その電流値を正確に測定することができると共に、この測定した電流値に基づいて、測定対象導体についてのより高い周波数の物理量についても正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】電流センサ１の構成を示す構成図である。

【図2】電流センサ１、電流センサ１を備えた電流測定装置２１、並びに電流測定装置２１および電圧測定装置４１を備えた電力測定装置３１の各構成を示す構成図である。

【図3】電流センサ１Ａの構成を示す平面図である。

【図4】電流センサ１Ａの構成を示す構成図である。

【図5】電流センサ１Ｂの構成を示す平面図である。

【図6】電流センサ１Ｂの構成を示す構成図である。

【図7】電流センサ５１の構成を示す構成図である。

【図8】電流センサ１および電流センサ５１の感度についての周波数特性図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、電流センサおよび測定装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

【0017】

まず、図１，２を参照して、電流センサの一例としての電流センサ１の構成について説明する。電流センサ１は、複数（２個、３個、４個などのｍ個）のコア部（本例では一例として、２個のコア部２，３）が連結されて環状に構成されると共に内部に測定対象導体６１が挿通される環状コアＲＣ、および複数のコア部（本例ではコア部２，３）のそれぞれに、各コア部の長さ方向に沿って分離した状態で、ｎ個（ｎは、２，３，４，・・・などの２以上の整数）ずつ巻回（形成）された複数の巻線（本例では一例として、２個のコア部２，３に３（＝ｎ）個ずつ巻回された６（＝２×３）個の巻線１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）を備えている。

【0018】

また、すべての巻線１１ａ〜１２ｃは、同じ種類の線材（例えば絶縁被覆電線）を用いて、同じピッチ（例えば密巻き）で、かつ同じターン数（例えば５ターン）ずつ巻回されて形成されている。また、すべての巻線１１ａ〜１２ｃは、コア部２，３が環状コアＲＣに構成された状態において、環状コアＲＣの周方向に沿った同じ一方の側が巻き始め端部（図１，２において●を付した端部）となるように巻回されている。また、すべての巻線１１ａ〜１２ｃは、他のコア部に巻回されている巻線を介在させた状態で（言い換えれば、同じコア部に巻回されている巻線同士が直接接続されない状態で）直列に接続されている。

【0019】

一例として、この電流センサ１では、すべての巻線１１ａ〜１２ｃが、図１に示すように、各コア部２，３にそれぞれ巻回されている３（＝ｎ）個の巻線のうちの環状コアＲＣの周方向に沿った同じ一方の側からｊ（ｊは１以上ｎ以下の各整数）番目の巻線同士が直列接続されてｎ個の直列巻線に構成され、このｎ個の直列巻線が全体として直列に接続されることにより、他のコア部に巻回されている巻線を介在させた状態で直列に接続されている。

【0020】

具体的には、図１，２に示すように、コア部２に巻回されている３個の巻線１１ａ，１１ｂ，１１ｃ、およびコア部３に巻回されている３個の巻線１２ａ，１２ｂ，１２ｃのうちの環状コアＲＣの周方向に沿った同じ一方の側から、１（＝ｊ）番目の巻線１１ａ，１２ａ同士が直列に接続され、２（＝ｊ）番目の巻線１１ｂ，１２ｂ同士が直列に接続され、かつ３（＝ｊ）番目の巻線１１ｃ，１２ｃ同士が直列に接続されて、３（＝ｎ）個の直列巻線（１１ａ，１２ａ），（１１ｂ，１２ｂ），（１１ｃ，１２ｃ）に構成され、さらにこの３（＝ｎ）個の直列巻線（１１ａ，１２ａ），（１１ｂ，１２ｂ），（１１ｃ，１２ｃ）がこの順で互いに直列に接続されることにより、すべての巻線１１ａ〜１２ｃが、他のコア部に巻回されている巻線を介在させた状態（巻線１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂ，１１ｃ，１２ｃの順）で直列に接続されている。

【0021】

なお、上記のように、すべての巻線１１ａ〜１２ｃを、各コア部２，３にそれぞれ巻回されている３（＝ｎ）個の巻線のうちの環状コアＲＣの周方向に沿った同じ一方の側からｊ番目の巻線同士を直列接続することによって３（＝ｎ）個の直列巻線にするという構成は、各コア部２，３に巻回されている３（＝ｎ）個の巻線を環状コアＲＣの周方向に沿った同じ側から順に接続するという分かり易い手順で製造し得る構成のため、製造の容易性の面から最も好ましいが、直列接続する巻線の組み合わせはこれに限定されるものではない。

【0022】

例えば、直列巻線（１１ａ，１２ｂ），（１１ｂ，１２ｃ），（１１ｃ，１２ａ）のように組み合わせてもよいし、直列巻線（１１ａ，１２ｃ），（１１ｂ，１２ｂ），（１１ｃ，１２ａ）のように組み合わせてもよいなど、他のコア部に巻回されている巻線を介在させた状態（コア部に巻回されている巻線同士が直接接続されない状態）であれば、任意に組み合わせることができる。また、１つの直列巻線の組の中で、接続する順番を入れ替えてもよいのは勿論である。例えば、直列巻線（１１ａ，１２ｂ）を例に挙げると、図１，２に示す構成に代えて、巻線１２ｂ，１１ａの順に直列接続してもよい（つまり、巻線１２ｂの巻き終わり端部を巻線１１ａの巻き始め端部に接続することで、直列接続してもよい。 ）

【0023】

以上のように構成された電流センサ１（図１，２に示す構成の電流センサ）では、同図に示すように、一対の出力端子ＣＮ１，ＣＮ２のうちの一方の出力端子ＣＮ１（本例では一例として、直列に接続されたすべての巻線１１ａ〜１２ｃのうちの巻線１１ａの巻き始め端部）が基準電位（例えば、グランドＧ）に接続され、かつ他方の出力端子ＣＮ２（本例では一例として、巻線１２ｃの巻き終わり端部）が電流電圧変換部２２（図１では一例として、出力端子ＣＮ２と基準電位との間に接続された抵抗）に接続されることにより、環状コアＲＣの内部に挿通された測定対象導体６１に流れる交流電流Ｉの電流値に応じて電流値が変化する検出電流Ｉｄを出力端子ＣＮ１，ＣＮ２間に出力する。また、このようにして電流センサ１から出力される検出電流Ｉｄは、電流電圧変換部２２において、検出電流Ｉｄの電流値に応じて電圧値が変換する電圧信号Ｖｉに変換される。

【0024】

この場合、背景技術で説明した図７に示す電流センサ５１と比較して、コア部５２，５３とコア部２，３の磁気的特性（コア部に使用されている磁性材料、並びに環状コアに連結したときの長さおよび断面積）が同一であり、かつ巻線５４ａ，５４ｂ全体のターン数と巻線１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ全体のターン数が同一（より具体的には、特性の同じ各コア部に巻回されている巻線５４ａのターン数が巻線１１ａ，１１ｂ，１１ｃ全体のターン数と同一で、かつ巻線５４ｂのターン数が巻線１２ａ，１２ｂ，１２ｃ全体のターン数と同一）であるという条件（つまり、交流電流Ｉの検出感度が同じという条件）下において、電流センサ１では、電流センサ５１よりも巻線の分割数が多いことから、各巻線５４ａ，５４ｂよりもターン数の少ない（つまり、各巻線５４ａ，５４ｂのインダクタンス値Ｌ１よりもインダクタンス値Ｌ２が小さく、かつ各巻線５４ａ，５４ｂの寄生容量の容量値Ｃ１よりも寄生容量の容量値Ｃ２が小さい）各巻線１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃが、他のコア部に巻回されている巻線を介在させた状態（磁気抵抗が大きい接合部位Ｘを挟んで異なるコア部に巻回されている巻線が直接接続された状態）で直列に接続されている。

【0025】

したがって、電流センサ１の巻線１１ａ〜１２ｃ全体の等価回路は、インダクタンス値Ｌ２のコイルとこのコイルに並列に接続された容量値Ｃ２のコンデンサとで構成されるＬＣ回路が、各コア部２，３に分割して巻回された巻線１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃの数分だけ直列に接続された構成となる。このため、この電流センサ１についての感度の周波数特性は、図８に示すように、各巻線１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃのインダクタンス値Ｌ２（＜Ｌ１）とこの巻線の寄生容量の容量値Ｃ２（＜Ｃ１）とで規定される共振周波数（ｆ２＝１／２π√（Ｌ２・Ｃ２）＞ｆ１）で上限側が制限される。すなわち、電流センサ１は、電流センサ５１よりも、より高い周波数の交流電流Ｉまで検出することが可能（広い周波数帯域の電流センサ）に構成されている。

【0026】

次に、上記の電流センサ１を備えた測定装置の一例としての図２に示す電流測定装置２１の構成、および電流測定装置２１を備えた測定装置の一例としての図２に示す電力測定装置３１の構成について説明する。

【0027】

電力測定装置３１は、電流測定装置２１および電圧測定装置４１を備えて、測定対象導体６１に供給されている電力Ｗの電力値Ｗ１を測定する。

【0028】

電流測定装置２１は、一方の出力端子ＣＮ１が基準電位に接続された電流センサ１と、電流センサ１の出力端子ＣＮ１，ＣＮ２間から出力される（本例では、他方の出力端子ＣＮ２から出力される）検出電流Ｉｄを電圧信号Ｖｉに変換して出力する電流電圧変換部２２と、電圧信号Ｖｉに基づいて交流電流Ｉの電流値Ｉ１などを測定する処理部２３と、測定された電流値Ｉ１を出力する出力部２４とを備えている。

【0029】

この場合、電流電圧変換部２２は、図１に示すように、出力端子ＣＮ２と基準電位との間に接続された抵抗で構成することもできるし、また、図示はしないが、反転入力端子が出力端子ＣＮ２に接続され、非反転入力端子が基準電位に接続され、かつ反転入力端子と出力端子との間に電流電圧変換用の抵抗が帰還抵抗として接続された演算増幅器などの任意の回路で構成することができる。

【0030】

処理部２３は、例えば、アナログ信号としての電圧信号Ｖｉを第１デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、アナログ信号としての後述する電圧信号Ｖｖを第２デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、および第１デジタル信号に基づいて交流電流Ｉの電流値Ｉ１を算出すると共に第２デジタル信号に基づいて測定対象導体６１に印加されている交流電圧Ｖの電圧値Ｖ１を算出し、かつ電流値Ｉ１と電圧値Ｖ１とに基づいて測定対象導体６１に供給されている電力Ｗの電力値Ｗ１を算出するコンピュータを備えて、電流測定装置２１の一部の構成要素である電流測定部として機能すると共に、電圧測定装置４１の一部の構成要素である電圧測定部、および電力測定装置３１の一部の構成要素である電力測定部としても機能する。

【0031】

出力部２４は、本例では一例としてＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示装置で構成されて、処理部２３で測定された電流値Ｉ１、電圧値Ｖ１および電力値Ｗ１を画面上に表示する。なお、出力部２４は表示装置に限定されず、例えば、外部装置への情報（データ）の送信を行う送信装置で構成することもできる。この構成のときには、出力部２４は、処理部２３で測定された電流値Ｉ１、電圧値Ｖ１および電力値Ｗ１を外部装置に出力する。

【0032】

電圧測定装置４１は、測定対象導体６１に印加されている交流電圧Ｖの電圧波形を非接触で検出すると共に、検出した電圧波形に基づいて交流電圧Ｖの電圧値Ｖ１（基準電位の電圧を基準とする電圧値）を測定する。本例では一例として、電圧測定装置４１は、測定対象導体６１の交流電圧Ｖについての電圧波形を非接触で検出し得る公知の構成（例えば、特開２０１２−１３７４９６号公報に開示の電圧検出部の構成）と同等に構成されて、測定対象導体６１と容量結合する検出電極４２と、測定対象導体６１および検出電極４２間に流れる電流に基づいて測定対象導体６１に印加されている交流電圧Ｖと同電圧で、かつ同位相の参照電位信号（交流電圧Ｖの電圧波形を示す信号）を生成すると共に、この参照電位信号を後段の処理部２３で処理し得る電圧値の電圧信号Ｖｖに降圧して出力する電圧検出部４３と、電圧信号Ｖｖに基づいて交流電圧Ｖの電圧値Ｖ１を測定する処理部２３と、測定された電圧値Ｖ１を出力する出力部２４とを備えている。

【0033】

なお、電圧測定装置４１が測定対象導体６１に印加されている交流電圧Ｖの電圧値Ｖ１を非接触で測定する構成について上記したが、電圧測定装置４１は、測定対象導体６１に電気的に接触するプローブおよび基準電位に電気的に接触するプローブを備えて、この両プローブ間の電圧を測定することで交流電圧Ｖの電圧値Ｖ１を測定する構成（接触型の電圧測定装置の構成）を採用することもできる。

【0034】

続いて、電流センサ１、電流測定装置２１および電力測定装置３１の動作について説明する。なお、環状コアＲＣの内部に測定対象導体６１が挿通され、かつこの測定対象導体６１に対して検出電極４２が一定の距離を空けて配置されている（つまり、測定対象導体６１と容量結合している）ものとする。

【0035】

この状態において、測定対象導体６１に交流電圧Ｖが印加されて交流電流Ｉが流れると（測定対象導体６１に電力Ｗが供給されると）、電流センサ１は、ＣＴとして機能して、測定対象導体６１のターン数（例えば１ターン）に対する巻線１１ａ〜１２ｃの全ターン数の比率に応じた振幅（電流値）の検出電流Ｉｄを巻線１１ａ〜１２ｃに発生させて、他方の出力端子ＣＮ２から出力する。

【0036】

電流測定装置２１では、電流電圧変換部２２が、この検出電流Ｉｄを電圧信号Ｖｉに変換して処理部２３に出力する。一方、電圧測定装置４１では、電圧検出部４３が、測定対象導体６１に印加されている交流電圧Ｖを検出して、この交流電圧Ｖよりも低電圧で、かつ同位相の電圧信号Ｖｖを処理部２３に出力する。

【0037】

処理部２３は、この電圧信号Ｖｉに基づいて交流電流Ｉの電流値Ｉ１を算出すると共に、この電圧信号Ｖｖに基づいて交流電圧Ｖの電圧値Ｖ１を算出する。また、処理部２３は、測定した電流値Ｉ１および電圧値Ｖ１に基づいて、測定対象導体６１に供給されている電力Ｗの電力値Ｗ１を算出する。また、処理部２３は、測定した電流値Ｉ１、電圧値Ｖ１および電力値Ｗ１を、一例として表示装置で構成された出力部２４に出力して、画面上に表示させる。電流測定装置２１による交流電流Ｉについての電流値Ｉ１の測定と、この電流測定装置２１を備えた電力測定装置３１による電力Ｗについての電力値Ｗ１の測定とが完了する。

【0038】

このように、この電流センサ１では、複数のコア部（一例として、２つのコア部２，３）が連結されて環状コアＲＣが構成され、各コア部２，３のそれぞれに予め規定されたｎ個（一例として３個）ずつ巻線（本例では、巻線１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、巻線１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）が巻回され（設けられ）、かつ各コア部２，３に巻回されているすべての巻線１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、他のコア部に巻回されている巻線を介在させた状態で（言い換えれば、同じコア部に巻回されている巻線同士が直接接続されない状態で）直列に接続されている。

【0039】

これにより、この電流センサ１では、同じコア部に巻回されている巻線が直接接続されて直列に接続される従来の構成（つまり、共通のコア部２に巻回されている巻線１１ａ，１１ｂ，１１ｃ同士が互いに磁気的結合の強い状態で直列接続されて、全体として大きなインダクタンス値Ｌ１の１つのコイルに大きな容量値Ｃ１の１つのコンデンサが並列接続された等価回路で表される１つの巻線に構成され、共通のコア部３に巻回されている巻線１２ａ，１２ｂ，１２ｃ同士が互いに磁気的結合の強い状態で直列接続されて、全体として大きなインダクタンス値Ｌ１の１つのコイルに大きな容量値Ｃ１の１つのコンデンサが並列接続された等価回路で表される１つの巻線に構成され、さらにコア部２側の巻線とコア部３側の巻線とが直列に接続される構成）とは異なり、各巻線１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃが、より小さなインダクタンス値Ｌ２の１つのコイルに、より小さな容量値Ｃ２の１つのコンデンサが並列接続された等価回路で表される巻線にそれぞれ構成されて、これらが直列に接続されている。

【0040】

したがって、この電流センサ１によれば、各コア部２，３のそれぞれにｎ個（本例では３個）ずつ巻線１１ａ，１１ｂ，１１ｃと巻線１２ａ，１２ｂ，１２ｃとを分離して巻回し（設け）、これらの巻線１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃを、他のコア部に巻回されている巻線を介在させた状態で直列に接続するという極めて簡単な構成の変更（各コア部２，３への巻線の巻回構造と、各巻線の接続構造とを変えるという極めて簡単な構成の変更）により、検出感度を維持したままで、この感度の周波数帯域の上限周波数を規定する各巻線１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃについての上記の等価回路の共振周波数ｆ２（＝１／２π√（Ｌ２・Ｃ２））を、同じコア部に巻回されている巻線が直接接続されて直列に接続される従来の構成のときの感度の周波数帯域の上限周波数ｆ１（＝１／２π√（Ｌ１・Ｃ１））よりも高くすることができ、これによって感度の周波数帯域を高域側に広げることができる。

【0041】

また、この電流センサ１によれば、すべての巻線１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃを、各コア部２，３にそれぞれ巻回されている３（＝ｎ）個の巻線のうちの環状コアＲＣの周方向に沿った同じ一方の側からｊ番目の巻線同士を直列接続するという分かり易い手順（理解し易い規則性を持った手順）で製造し得る構成のため、この製造のための手順を容易に把握することができる。

【0042】

また、この電流センサ１を備えた電流測定装置２１によれば、従来の構成の電流センサを備えた構成よりも、より高い周波数の交流電流Ｉについても、その電流値Ｉ１を正確に測定することができる。また、この電流測定装置２１を備えた電力測定装置３１によれば、より高い周波数の交流電流Ｉについても、その電力値Ｗ１を正確に測定することができる。

【0043】

なお、上記の例では、２個のコア部２，３を連結して環状コアＲＣを構成しているが、上記したように、３個、４個など、さらに多くのコア部を連結して環状コアＲＣを構成するようにしてもよい。以下において、一例として、３個のコア部２，３，４を連結して環状コアＲＣを構成した電流センサ１Ａと、４個のコア部２，３，４，５を連結して環状コアＲＣを構成した電流センサ１Ｂについて説明する。

【0044】

まず、図３，４を参照して、電流センサ１Ａについて説明する。

【0045】

電流センサ１Ａは、３個のコア部２，３，４が連結されて環状に構成された環状コアＲＣ、および各コア部２，３，４のそれぞれに、各コア部の長さ方向に沿って分離した状態で、ｎ個（本例では３個）ずつ巻回された巻線（３個のコア部２，３，４に３個ずつ巻回された９（＝３×３）個の巻線１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）を備えている。

【0046】

また、すべての巻線１１ａ〜１３ｃは、同じ種類の線材を用いて、同じピッチで、かつ同じターン数ずつ巻回されて形成されている。また、すべての巻線１１ａ〜１３ｃは、コア部２，３，４が環状コアＲＣに構成された状態において、環状コアＲＣの周方向に沿った同じ一方の側が巻き始め端部（図３，４において●を付した端部）となるように巻回されている。また、すべての巻線１１ａ〜１３ｃは、他のコア部に巻回されている巻線を介在させた状態で（言い換えれば、同じコア部に巻回されている巻線同士が直接接続されない状態で）直列に接続されている。

【0047】

一例として、この電流センサ１Ａでは、すべての巻線１１ａ〜１３ｃが、図４に示すように、各コア部２，３，４にそれぞれ巻回されている３（＝ｎ）個の巻線のうちの環状コアＲＣの周方向に沿った同じ一方の側からｊ（ｊは１以上ｎ以下の各整数）番目の巻線同士が直列接続されてｎ個の直列巻線に構成され、このｎ個の直列巻線が全体として直列に接続されることにより、他のコア部に巻回されている巻線を介在させた状態で直列に接続されている。

【0048】

具体的には、図４に示すように、コア部２に巻回されている３個の巻線１１ａ，１１ｂ，１１ｃ、コア部３に巻回されている３個の巻線１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、およびコア部４に巻回されている３個の巻線１３ａ，１３ｂ，１３ｃのうちの環状コアＲＣの周方向に沿った同じ一方の側から、１（＝ｊ）番目の巻線１１ａ，１２ａ，１３ａ同士が直列に接続され、２（＝ｊ）番目の巻線１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ同士が直列に接続され、かつ３（＝ｊ）番目の巻線１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ同士が直列に接続されて、３（＝ｎ）個の直列巻線（１１ａ，１２ａ，１３ａ），（１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ），（１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ）に構成され、さらにこの３（＝ｎ）個の直列巻線（１１ａ，１２ａ，１３ａ），（１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ），（１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ）がこの順で互いに直列に接続されることにより、すべての巻線１１ａ〜１３ｃが、他のコア部に巻回されている巻線を介在させた状態（巻線１１ａ，１２ａ，１３ａ，１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１１ｃ，１２ｃ，１３ｃの順）で直列に接続されている。なお、図３では、各巻線１１ａ〜１３ｃを接続する配線を示す線分の図示を省略している。

【0049】

この電流センサ１Ａにおいても、図７に示す電流センサ５１と比較して、コア部５２，５３とコア部２，３，４の磁気的特性（コア部に使用されている磁性材料、並びに環状コアに連結したときの長さおよび断面積）が同一であり、かつ巻線５４ａ，５４ｂ全体のターン数と巻線１１ａ〜１３ｃ全体のターン数が同一であるという条件（つまり、交流電流Ｉの検出感度が同じという条件）下において、各巻線５４ａ，５４ｂよりもターン数が少ない（つまり、各巻線５４ａ，５４ｂのインダクタンス値Ｌ１よりもインダクタンス値が小さく、かつ各巻線５４ａ，５４ｂの寄生容量の容量値Ｃ１よりも寄生容量の容量値が小さい）各巻線１１ａ〜１３ｃが、他のコア部に巻回されている巻線を介在させた状態（磁気抵抗が大きい接合部位Ｘを挟んで異なるコア部に巻回されている巻線が直接接続された状態）で直列に接続されている。

【0050】

したがって、電流センサ１Ａの巻線１１ａ〜１３ｃ全体の等価回路は、インダクタンス値Ｌ１よりも小さいインダクタンス値のコイルとこのコイルに並列に接続された容量値Ｃ１よりも小さい容量値のコンデンサとで構成されるＬＣ回路が、各コア部２，３，４に分割して巻回された巻線１１ａ〜１３ｃの数分だけ直列に接続された構成となる。このため、この電流センサ１Ａについての感度の周波数帯域の上限周波数についても、上記の電流センサ１と同様にして、電流センサ５１の感度についての周波数帯域の上限周波数ｆ１よりも、より高い周波数（さらには、電流センサ１の上限周波数ｆ２よりも高い周波数）にすることができる。これにより、この電流センサ１Ａによれば、電流センサ５１よりも、さらには電流センサ１よりも、高い周波数の交流電流Ｉまで検出することができる。

【0051】

なお、電流センサ１Ａでは、各直列巻線（１１ａ，１２ａ，１３ａ），（１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ），（１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ）については、それぞれの中での巻線の接続の順番を入れ替えることもできる。一例として、直列巻線（１１ａ，１２ａ，１３ａ）を例に挙げて説明すると、巻線１１ａ、巻線１２ａおよび巻線１３ａの順に直列接続する構成に代えて、巻線１１ａ、巻線１３ａおよび巻線１２ａの順や、巻線１３ａ、巻線１２ａおよび巻線１１ａの順など、任意の順に直列接続する構成を採用することができる。

【0052】

次に、図５，６を参照して、電流センサ１Ｂについて説明する。

【0053】

電流センサ１Ｂは、４個のコア部２，３，４，５が連結されて環状に構成された環状コアＲＣ、および各コア部２，３，４，５のそれぞれに、各コア部の長さ方向に沿って位置的に分離した状態で、ｎ個（本例では２個）ずつ巻回された巻線（本例では、４個のコア部２，３，４，５に２個ずつ巻回された８（＝４×２）個の巻線１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ）を備えている。

【0054】

また、すべての巻線１１ａ〜１４ｂは、同じ種類の線材を用いて、同じピッチで、かつ同じターン数ずつ巻回されている。また、すべての巻線１１ａ〜１４ｂは、コア部２，３，４，５が環状コアＲＣに構成された状態において、環状コアＲＣの周方向に沿った同じ一方の側が巻き始め端部（図５，６において●を付した端部）となるように巻回されている。また、すべての巻線１１ａ〜１４ｂは、同じコア部に巻回されている巻線同士が直接接続されない状態で（言い換えれば、他のコア部に巻回されている巻線を介在させた状態で）直列に接続されている。

【0055】

この電流センサ１Ｂでも、図示はしないが、上記した電流センサ１，１Ａのように、すべての巻線１１ａ〜１４ｂが、各コア部２，３，４，５にそれぞれ巻回されている２（＝ｎ）個の巻線のうちの環状コアＲＣの周方向に沿った同じ一方の側からｊ（ｊは１以上ｎ以下の整数）番目の巻線同士が直列接続されてｎ個の直列巻線に構成され、このｎ個の直列巻線が全体として直列に接続されることにより、他のコア部に巻回されている巻線を介在させた状態で直列に接続される構成、つまり、２（＝ｎ）個の直列巻線（１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ），（１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ）をこの順で直列に接続することにより、すべての巻線１１ａ〜１４ｂが、他のコア部に巻回されている巻線を介在させた状態（巻線１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂの順）で直列に接続される構成を採用することができる。

【0056】

また、この電流センサ１Ｂのように、コア部２，３，４，５の個数が４以上の偶数の場合には、以下において説明する方法により、結果として、上記の例と同様にして、各コア部２，３，４，５に巻回されているすべての巻線１１ａ〜１４ｂが、他のコア部に巻回されている巻線を介在させた状態で直列に接続される構成にすることもできる。

【0057】

この方法は、まず、複数のコア部を、環状コアＲＣの周方向に沿った前半側のコア部（前半側コア部群ともいう）と、後半側のコア部（後半側コア部群ともいう）とに同じ数ずつ分け、次いで、前半側コア部群に含まれる巻線と、後半側コア部群に含まれる巻線とについて、環状コアＲＣの周方向に沿った同じ一方の側からｊ番目の巻線同士を直列接続することにより、それぞれ２つの巻線が直列接続して形成された（ｎ×コア部の数／２）個の最初の直列巻線を構成する。

【0058】

具体的には、電流センサ１Ｂでは、図６に示すように、前半側コア部群（この例では、コア部２，３で構成される群）と、後半側コア部群（この例では、コア部４，５で構成される群）とに分けて、前半側コア部群に含まれる１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂと、後半側コア部群に含まれる１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂとについて、環状コアＲＣの周方向に沿った同じ一方の側から１（＝ｊ）番目の巻線１１ａ，１３ａ同士を直列に接続して１つの直列巻線を構成し、２（＝ｊ）番目の巻線１１ｂ，１３ｂ同士を直列に接続して１つの直列巻線を構成し、３（＝ｊ）番目の巻線１２ａ，１４ａ同士を直列に接続して１つの直列巻線を構成し、４（＝ｊ）番目の巻線１２ｂ，１４ｂ同士を直列に接続して１つの直列巻線を構成する。

【0059】

次いで、上記の複数の直列巻線について、各コア部２，３，４，５に巻回されている巻線が１つずつ含まれるように直列接続することにより、２（＝ｎ）個の直列巻線を構成する。具体的には、２つの直列巻線（１１ａ，１３ａ，１２ａ，１４ａ），（１１ｂ，１３ｂ，１２ｂ，１４ｂ）を構成する。最後に、この２（＝ｎ）個の直列巻線を直列接続する。これにより、すべての巻線１１ａ〜１４ｂが、他のコア部に巻回されている巻線を介在させた状態で直列に接続される。具体的には、巻線１１ａ，１３ａ，１２ａ，１４ａ，１１ｂ，１３ｂ，１２ｂ，１４ｂの順に直列接続される。なお、図５では、各巻線１１ａ〜１４ｂを接続する配線を示す線分の図示を省略している。

【0060】

この電流センサ１Ｂにおいても、図７に示す電流センサ５１と比較して、コア部５２，５３とコア部２，３，４，５の磁気的特性（コア部に使用されている磁性材料、並びに環状コアに連結したときの長さおよび断面積）が同一であり、かつ巻線５４ａ，５４ｂ全体のターン数と巻線１１ａ〜１４ｂ全体のターン数が同一であるという条件（つまり、交流電流Ｉの検出感度が同じという条件）下において、各巻線５４ａ，５４ｂよりもターン数が少ない（つまり、各巻線５４ａ，５４ｂのインダクタンス値Ｌ１よりもインダクタンス値が小さく、かつ各巻線５４ａ，５４ｂの寄生容量の容量値Ｃ１よりも寄生容量の容量値が小さい）各巻線１１ａ〜１４ｂが、他のコア部に巻回されている巻線を介在させた状態（磁気抵抗が大きい接合部位Ｘを挟んで異なるコア部に巻回されている巻線が直接接続された状態）で直列に接続されている。

【0061】

したがって、電流センサ１Ｂの巻線１１ａ〜１４ｂ全体の等価回路は、インダクタンス値Ｌ１よりも小さいインダクタンス値のコイルとこのコイルに並列に接続された容量値Ｃ１よりも小さい容量値のコンデンサとで構成されるＬＣ回路が、各コア部２，３，４，５に分割して巻回された巻線１１ａ〜１４ｂの数分だけ直列に接続された構成となる。このため、この電流センサ１Ｂについての感度の周波数帯域の上限周波数についても、上記の電流センサ１と同様にして、電流センサ５１の感度についての周波数帯域の上限周波数ｆ１よりも、より高い周波数にすることができる。これにより、この電流センサ１Ｂによれば、電流センサ５１よりも、より高い周波数の交流電流Ｉまで検出することができる。

【0062】

また、上記の各電流センサ１での複数の巻線１１ａ〜１２ｃは、同じ種類の線材を用いて、同じピッチで、かつ同じターン数ずつ巻回されることにより、同じ等価回路になるように構成されているが、同じ等価回路になる限り、異なる種類の線材を用いたり、ピッチを変えたり、ターン数を若干変更するなどしてもよいのは勿論である。

【0063】

また、電流測定装置２１を備えた測定装置の一例として、測定対象導体６１の物理量の一例である電力Ｗの電力値Ｗ１を測定する電力測定装置３１について上記したが、電流測定装置２１を備えた測定装置では、測定対象導体６１についての電力Ｗ以外の物理量、例えば、測定対象導体６１のインピーダンスについても測定することができる。つまり、上記した電力測定装置３１と同じ構成により、電流測定装置２１を備えたインピーダンス測定装置を実現することができる。

【0064】

また、電流センサ１，１Ａ，１Ｂは、上記の例のようにしてＣＴ単体として使用することができると共に、零フラックス型センサにも使用することができる。この場合、環状コアＲＣを構成する各コア部の接合部位Ｘの少なくとも１つに、ホールセンサなどの磁気センサを配置すると共に、この磁気センサの出力に基づいて環状コアＲＣ内の磁束を打ち消す電流を発生して各コア部に巻回された巻線全体（帰還巻線）に供給するアンプを設ける。これにより、上記の電流センサ１，１Ａ，１Ｂは、交流電流の検出と併せて、直流電流を含む低い周波数帯域に含まれる交流電流の検出も可能となる。

【0065】

また、このように直流電流および交流電流の検出を可能とした電流センサ１，１Ａ，１Ｂを電流測定装置に適用することにより、直流から高い周波数の交流までの広い周波数帯域内の電流についての電流値を正確に測定可能な電流測定装置を実現することができる。また、このような電流測定装置を電力測定装置に使用することにより、直流から高い周波数の交流までの広い周波数帯域内の電流についての電流値に基づいて、測定対象導体６１に供給されている交流電力だけでなく、直流電力についても正確に測定可能な電力測定装置を実現することができる。同様にして、測定対象導体６１のインピーダンスだけでなく、抵抗値を測定し得る抵抗測定装置を実現することもできる。

【0066】

また、電流センサ１，１Ａ，１Ｂを組み込み、これらの電流センサ１，１Ａ，１Ｂから出力される検出電流Ｉｄを利用して、回転を測定する回転計、位相差を測定する位相差計、および周波数を測定する周波数計などの各種の測定装置を構成することができる。

【符号の説明】

【0067】

１ 電流センサ
２，３ コア部
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 巻線
６１ 測定対象導体
ＣＲ 環状コア

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】