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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022074306
(43)【公開日】2022-05-18
(54)【発明の名称】電流センサ及び電力量計
(51)【国際特許分類】
G01R 15/18 20060101AFI20220511BHJP
【ＦＩ】
G01R15/18 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020184245
(22)【出願日】2020-11-04
(71)【出願人】
【識別番号】311002034
【氏名又は名称】富士電機メーター株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100091281
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 雄一
(72)【発明者】
【氏名】栗原 晋
(72)【発明者】
【氏名】山内 芳准
(72)【発明者】
【氏名】原山 滋章
【テーマコード（参考）】
2G025
【Ｆターム（参考）】
2G025AA05
2G025AB14
2G025AC01
(57)【要約】
【課題】外部磁場の影響を低減して高精度に電流を測定でき、小型化及びコストの低減を可能にした電流センサ及び電力量計を提供する。
【解決手段】被測定電流が流れる導体２１と、空隙部ｇを介して互いに対向配置され、かつ、被測定電流により発生する磁束を集める一対の集磁コア１１ａ，１１ｂと、空隙部ｇに配置され、かつ、磁束が鎖交して誘導電圧を発生する磁気検出手段としてのコイルパターン１３ａ，１３ｂと、前記誘導電圧に基づいて被測定電流を算出する演算手段と、を備えた電流センサにおいて、空隙部ｇを構成する一対の集磁コア１１ａ，１１ｂの対向面からほぼ等距離の位置に、コイルパターン１３ａ，１３ｂを配置する。また、この電流センサ及び電圧センサによる電流・電圧検出値を用いて電力量を計測する。
【選択図】図１
【解決手段】被測定電流が流れる導体２１と、空隙部ｇを介して互いに対向配置され、かつ、被測定電流により発生する磁束を集める一対の集磁コア１１ａ，１１ｂと、空隙部ｇに配置され、かつ、磁束が鎖交して誘導電圧を発生する磁気検出手段としてのコイルパターン１３ａ，１３ｂと、前記誘導電圧に基づいて被測定電流を算出する演算手段と、を備えた電流センサにおいて、空隙部ｇを構成する一対の集磁コア１１ａ，１１ｂの対向面からほぼ等距離の位置に、コイルパターン１３ａ，１３ｂを配置する。また、この電流センサ及び電圧センサによる電流・電圧検出値を用いて電力量を計測する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被測定電流が流れる導体と、
空隙部を形成する一対の対向面を有し、かつ、前記被測定電流により発生する磁束を集める集磁コアと、
前記空隙部に配置され、かつ、前記磁束が鎖交して誘導電圧を発生する磁気検出手段と、
前記誘導電圧に基づいて前記被測定電流を算出する演算手段と、
を備えた電流センサにおいて、
前記一対の対向面からほぼ等距離の位置に前記磁気検出手段を配置したことを特徴とする電流センサ。
空隙部を形成する一対の対向面を有し、かつ、前記被測定電流により発生する磁束を集める集磁コアと、
前記空隙部に配置され、かつ、前記磁束が鎖交して誘導電圧を発生する磁気検出手段と、
前記誘導電圧に基づいて前記被測定電流を算出する演算手段と、
を備えた電流センサにおいて、
前記一対の対向面からほぼ等距離の位置に前記磁気検出手段を配置したことを特徴とする電流センサ。
【請求項2】
被測定電流が流れる導体と、
空隙部を形成する一対の対向面を有し、かつ、前記被測定電流により発生する磁束を集める集磁コアと、
前記空隙部に配置され、かつ、前記磁束が鎖交して誘導電圧を発生する磁気検出手段と、
前記誘導電圧に基づいて前記被測定電流を算出する演算手段と、
を備えた電流センサにおいて、
前記一対の対向面からほぼ等距離の位置に、前記磁気検出手段を備えたプリント基板の板厚の中心線が位置するように前記プリント基板を配置したことを特徴とする電流センサ。
空隙部を形成する一対の対向面を有し、かつ、前記被測定電流により発生する磁束を集める集磁コアと、
前記空隙部に配置され、かつ、前記磁束が鎖交して誘導電圧を発生する磁気検出手段と、
前記誘導電圧に基づいて前記被測定電流を算出する演算手段と、
を備えた電流センサにおいて、
前記一対の対向面からほぼ等距離の位置に、前記磁気検出手段を備えたプリント基板の板厚の中心線が位置するように前記プリント基板を配置したことを特徴とする電流センサ。
【請求項3】
請求項１または２に記載した電流センサにおいて、
前記磁気検出手段がプリント基板上のコイルパターンにより形成されていることを特徴とする電流センサ。
前記磁気検出手段がプリント基板上のコイルパターンにより形成されていることを特徴とする電流センサ。
【請求項4】
請求項３に記載した電流センサにおいて、
第１の集磁コアと第２の集磁コアとを対向させて形成した前記空隙部内に、複数の前記コイルパターンを配置して各コイルパターンを直列に接続したことを特徴とする電流センサ。
第１の集磁コアと第２の集磁コアとを対向させて形成した前記空隙部内に、複数の前記コイルパターンを配置して各コイルパターンを直列に接続したことを特徴とする電流センサ。
【請求項5】
請求項２～４の何れか１項に記載した電流センサにおいて、
前記プリント基板の板厚のほぼ中心線上に前記導体が配置されていることを特徴とする電流センサ。
前記プリント基板の板厚のほぼ中心線上に前記導体が配置されていることを特徴とする電流センサ。
【請求項6】
請求項３～５の何れか１項に記載した電流センサにおいて、
複数の前記コイルパターンが、単一の前記プリント基板上に形成されていることを特徴とする電流センサ。
複数の前記コイルパターンが、単一の前記プリント基板上に形成されていることを特徴とする電流センサ。
【請求項7】
請求項３～５の何れか１項に記載した電流センサにおいて、
複数の前記コイルパターンが、個別の前記プリント基板上にそれぞれ形成されていることを特徴とする電流センサ。
複数の前記コイルパターンが、個別の前記プリント基板上にそれぞれ形成されていることを特徴とする電流センサ。
【請求項8】
請求項２～７の何れか１項に記載した電流センサにおいて、
前記プリント基板に形成した切欠き部に前記導体を配置したことを特徴とする電流センサ。
前記プリント基板に形成した切欠き部に前記導体を配置したことを特徴とする電流センサ。
【請求項9】
請求項２～７の何れか１項に記載した電流センサにおいて、
前記導体に形成した貫通孔に前記プリント基板を貫通させたことを特徴とする電流センサ。
前記導体に形成した貫通孔に前記プリント基板を貫通させたことを特徴とする電流センサ。
【請求項10】
請求項３～９の何れか１項に記載した電流センサにおいて、
前記プリント基板が複数の単位基板を積層して構成され、前記単位基板の表面または裏面に前記コイルパターンが形成されていることを特徴とする電流センサ。
前記プリント基板が複数の単位基板を積層して構成され、前記単位基板の表面または裏面に前記コイルパターンが形成されていることを特徴とする電流センサ。
【請求項11】
請求項１～１０の何れか１項に記載した電流センサと、前記導体を含む複数の導体間の電圧を測定する電圧センサと、前記電流センサによる電流検出値及び前記電圧センサによる電圧検出値を用いて電力量を算出する電力量演算部と、を備えたことを特徴とする電力量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、導体に流れる電流を磁気的に測定する電流センサ、及び、この電流センサを備えた電力量計に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、この種の電流センサとしては、変流器（ＣＴ）や、集磁コアの空隙部（ギャップ部）にホール素子等の磁電変換素子またはコイルを配置したもの、同じく集磁コアの空隙部にプリント基板上のコイルパターンを配置したもの等が知られている。
これらの電流センサは被測定電流が流れる一次側回路とは電気的に分離されているため、一次側回路に悪影響を与えることなく高精度に電流を測定可能である。
これらの電流センサは被測定電流が流れる一次側回路とは電気的に分離されているため、一次側回路に悪影響を与えることなく高精度に電流を測定可能である。
【0003】
上述した電流センサのうち、特に、集磁コアの空隙部に磁気検出手段としてプリント基板上のコイルパターンを配置した電流センサは、直線性及び温度特性に優れ、部品点数が少なく製造が容易である等の特徴があり、例えば特許文献１に記載されている。
図１０は、この特許文献１に記載された電流センサの概略構成図である。この電流センサは、ほぼコ字型の一対の集磁コア５１ａ，５１ｂの端面を、空隙部を介して突き合わせることにより全体を環状に形成し、その中央開口部に、被測定電流が流れるバー状の導体６１を貫通させると共に、上記空隙部には、プリント基板５２上で互いに直列接続されたコイルパターン５３ａ，５３ｂが配置されている。
図１０は、この特許文献１に記載された電流センサの概略構成図である。この電流センサは、ほぼコ字型の一対の集磁コア５１ａ，５１ｂの端面を、空隙部を介して突き合わせることにより全体を環状に形成し、その中央開口部に、被測定電流が流れるバー状の導体６１を貫通させると共に、上記空隙部には、プリント基板５２上で互いに直列接続されたコイルパターン５３ａ，５３ｂが配置されている。
【0004】
上記構成において、導体６１に被測定電流が流れると、導体６１の周辺には被測定電流の大きさに比例した磁束Ｆ１が発生し、この磁束Ｆ１は集磁コア５１ａ，５１ｂにより集磁される。被測定電流が周期的に変化すると磁束Ｆ１も周期的に変化し、コイルパターン５３ａ，５３ｂには被測定電流の大きさ及び周波数に応じた同極性の誘導電圧が発生する。この誘導電圧を積分回路７１にて積分することにより、被測定電流に相当する電圧信号を得ることができる。
【0005】
なお、図１０において、Ｆ２は外部磁場により発生してプリント基板５２に直交する磁束であり、この磁束Ｆ２によってコイルパターン５３ａ，５３ｂに発生する誘導電圧は、互いに逆極性であるため相殺される。従って、積分回路７１は、磁束Ｆ１により発生した誘導電圧のみに基づいて、導体６１に流れる電流を高精度に測定することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２００９－２１０４０６号公報（［００１８］～［００２１］、図３等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
図１０の電流センサでは、コイルパターン５３ａ，５３ｂが空隙部の上下方向中央位置からずれて何れかの集磁コア５１ａ，５１ｂの端面寄りに配置されていると、プリント基板５２に平行な方向の外部磁場が存在する場合にコイルパターン５３ａ，５３ｂの誘導電圧が外部磁場の影響を受けるため、導体６１に流れる電流を正確に測定できなくなる。
上記外部磁場の影響を低減させるには、導体６１を集磁コア５１ａ，５１ｂの中央開口部の中心に配置し、かつ、空隙部の上下方向中央位置にコイルパターン５３ａ，５３ｂが位置するようにプリント基板５２を配置することが望ましいが、そのような配置は導体６１とプリント基板５２とが干渉することになって物理的に不可能である。
上記外部磁場の影響を低減させるには、導体６１を集磁コア５１ａ，５１ｂの中央開口部の中心に配置し、かつ、空隙部の上下方向中央位置にコイルパターン５３ａ，５３ｂが位置するようにプリント基板５２を配置することが望ましいが、そのような配置は導体６１とプリント基板５２とが干渉することになって物理的に不可能である。
【0008】
更に、図１０の構造では、プリント基板５２の上方に導体６１が配置されているので、集磁コア５１ａ，５１ｂの中央開口部の大きさを、少なくともプリント基板５２の厚さと導体６１の直径とを加えた長さ以下にすることができず、これが集磁コア５１ａ，５１ｂの小型化、ひいては電流センサの小型化や低コスト化を困難にしていた。
【0009】
そこで、本発明の解決課題は、外部磁場の影響を低減して高精度に電流を測定することができると共に、コストの低減及び小型化を可能にした電流センサを提供することにあり、また、この電流センサを用いた電力量計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するため、請求項１に係る電流センサは、
被測定電流が流れる導体と、
空隙部を形成する一対の対向面を有し、かつ、前記被測定電流により発生する磁束を集める集磁コアと、
前記空隙部に配置され、かつ、前記磁束が鎖交して誘導電圧を発生する磁気検出手段と、
前記誘導電圧に基づいて前記被測定電流を算出する演算手段と、
を備えた電流センサにおいて、
前記一対の対向面からほぼ等距離の位置に前記磁気検出手段を配置したことを特徴とする。
被測定電流が流れる導体と、
空隙部を形成する一対の対向面を有し、かつ、前記被測定電流により発生する磁束を集める集磁コアと、
前記空隙部に配置され、かつ、前記磁束が鎖交して誘導電圧を発生する磁気検出手段と、
前記誘導電圧に基づいて前記被測定電流を算出する演算手段と、
を備えた電流センサにおいて、
前記一対の対向面からほぼ等距離の位置に前記磁気検出手段を配置したことを特徴とする。
【0011】
請求項２に係る電流センサは、
被測定電流が流れる導体と、
空隙部を形成する一対の対向面を有し、かつ、前記被測定電流により発生する磁束を集める集磁コアと、
前記空隙部に配置され、かつ、前記磁束が鎖交して誘導電圧を発生する磁気検出手段と、
前記誘導電圧に基づいて前記被測定電流を算出する演算手段と、
を備えた電流センサにおいて、
前記一対の対向面からほぼ等距離の位置に、前記磁気検出手段を備えたプリント基板の板厚の中心線が位置するように前記プリント基板を配置したことを特徴とする。
被測定電流が流れる導体と、
空隙部を形成する一対の対向面を有し、かつ、前記被測定電流により発生する磁束を集める集磁コアと、
前記空隙部に配置され、かつ、前記磁束が鎖交して誘導電圧を発生する磁気検出手段と、
前記誘導電圧に基づいて前記被測定電流を算出する演算手段と、
を備えた電流センサにおいて、
前記一対の対向面からほぼ等距離の位置に、前記磁気検出手段を備えたプリント基板の板厚の中心線が位置するように前記プリント基板を配置したことを特徴とする。
【0012】
請求項３に係る電流センサは、請求項１または２に記載した電流センサにおいて、
前記磁気検出手段がプリント基板上のコイルパターンにより形成されていることを特徴とする。
前記磁気検出手段がプリント基板上のコイルパターンにより形成されていることを特徴とする。
【0013】
請求項４に係る電流センサは、請求項３に記載した電流センサにおいて、
第１の集磁コアと第２の集磁コアとを対向させて形成した前記空隙部内に、複数の前記コイルパターンを配置して各コイルパターンを直列に接続したことを特徴とする。
第１の集磁コアと第２の集磁コアとを対向させて形成した前記空隙部内に、複数の前記コイルパターンを配置して各コイルパターンを直列に接続したことを特徴とする。
【0014】
請求項５に係る電流センサは、請求項２～４の何れか１項に記載した電流センサにおいて、
前記プリント基板の板厚のほぼ中心線上に前記導体が配置されていることを特徴とする。
前記プリント基板の板厚のほぼ中心線上に前記導体が配置されていることを特徴とする。
【0015】
請求項６に係る電流センサは、請求項３～５の何れか１項に記載した電流センサにおいて、
複数の前記コイルパターンが、単一の前記プリント基板上に形成されていることを特徴とする。
複数の前記コイルパターンが、単一の前記プリント基板上に形成されていることを特徴とする。
【0016】
請求項７に係る電流センサは、請求項３～５の何れか１項に記載した電流センサにおいて、
複数の前記コイルパターンが、個別の前記プリント基板上にそれぞれ形成されていることを特徴とする。
複数の前記コイルパターンが、個別の前記プリント基板上にそれぞれ形成されていることを特徴とする。
【0017】
請求項８に係る電流センサは、請求項２～７の何れか１項に記載した電流センサにおいて、
前記プリント基板に形成した切欠き部に前記導体を配置したことを特徴とする。
前記プリント基板に形成した切欠き部に前記導体を配置したことを特徴とする。
【0018】
請求項９に係る電流センサは、請求項２～７の何れか１項に記載した電流センサにおいて、
前記導体に形成した貫通孔に前記プリント基板を貫通させたことを特徴とする。
前記導体に形成した貫通孔に前記プリント基板を貫通させたことを特徴とする。
【0019】
請求項１０に係る電流センサは、請求項３～９の何れか１項に記載した電流センサにおいて、
前記プリント基板が複数の単位基板を積層して構成され、前記単位基板の表面または裏面に前記コイルパターンが形成されていることを特徴とする。
前記プリント基板が複数の単位基板を積層して構成され、前記単位基板の表面または裏面に前記コイルパターンが形成されていることを特徴とする。
【0020】
請求項１１に係る電力量計は、請求項１～１０の何れか１項に記載した電流センサと、前記導体を含む複数の導体間の電圧を測定する電圧センサと、前記電流センサによる電流検出値及び前記電圧センサによる電圧検出値を用いて電力量を算出する電力量算出部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0021】
本発明に係る電流センサによれば、空隙部を形成する集磁コアの対向面からほぼ等距離の位置に、コイルパターン等の磁気検出手段を配置し、または、上記磁気検出手段を備えたプリント基板の板厚の中心線が位置するようにプリント基板を配置することにより、外部磁場の影響を低減して高精度に電流を測定することができる。また、プリント基板と導体との相対的な位置を改良することで、電流センサ及びこの電流センサを用いた電力量計の小型化ひいてはコストの低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、この実施形態に係る電流センサの第１実施例であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は斜視図、図１（ｃ）は主要部の拡大正面図である。
図１（ａ），（ｂ）において、ほぼコ字型の集磁コア１１ａ，１１ｂが空隙部ｇを介して突き合わされ、その中央開口部３０の中心には、被測定電流が流れるバー状の導体２１が紙面に直交する方向に貫通している。
図１は、この実施形態に係る電流センサの第１実施例であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は斜視図、図１（ｃ）は主要部の拡大正面図である。
図１（ａ），（ｂ）において、ほぼコ字型の集磁コア１１ａ，１１ｂが空隙部ｇを介して突き合わされ、その中央開口部３０の中心には、被測定電流が流れるバー状の導体２１が紙面に直交する方向に貫通している。
【0024】
上記の空隙部ｇには、平板状のプリント基板１２ａ，１２ｂがそれぞれ配置され、これらの表面には、被測定電流により発生して集磁コア１１ａ，１１ｂを通過する磁束に鎖交するように磁気検出手段としてのコイルパターン１３ａ，１３ｂがそれぞれ形成されている。コイルパターン１３ａ，１３ｂ同士は直列に接続されており、その直列回路の出力電圧は例えば前述した図１０のように被測定電流を算出する演算手段としての積分回路に入力され、コイルパターン１３ａ，１３ｂに発生した誘起電圧に比例する電圧（言い換えれば被測定電流の大きさ）が算出されるようになっている。
なお、図２はプリント基板１２ａ，１２ｂ上のコイルパターン１３ａ，１３ｂの一例を示す平面図である。これらのプリント基板１２ａ，１２ｂやコイルパターン１３ａ，１３ｂの形状は、図２に示す例に限定されないことは言うまでもない。
なお、図２はプリント基板１２ａ，１２ｂ上のコイルパターン１３ａ，１３ｂの一例を示す平面図である。これらのプリント基板１２ａ，１２ｂやコイルパターン１３ａ，１３ｂの形状は、図２に示す例に限定されないことは言うまでもない。
【0025】
図１に戻って、（ｃ）は空隙部ｇ近傍の拡大正面図である。
プリント基板１２ａ上のコイルパターン１３ａは、集磁コア１１ａ，１１ｂの各端面（プリント基板１２ａとの対向面）１１ａ’，１１ｂ’からほぼ等しい距離Ｌｇに配置されている。この図１（ｃ）では、一方のプリント基板１２ａ上のコイルパターン１３ａのみが示されているが、他方のプリント基板１２ｂ上のコイルパターン１３ｂについても、集磁コア１１ａ，１１ｂの各端面（プリント基板１２ｂとの対向面）からほぼ等しい距離Ｌｇに配置されている。
ここで、図１（ｃ）に示すように、プリント基板１２ａ，１２ｂの板厚の中心線ｃ上に導体２１を配置すれば、図１０の従来構造と比べて中央開口部３０の面積を小さくすることができ、これによって集磁コア１１ａ，１１ｂの小型化、ひいては電流センサ全体の小型化が可能になる。
プリント基板１２ａ上のコイルパターン１３ａは、集磁コア１１ａ，１１ｂの各端面（プリント基板１２ａとの対向面）１１ａ’，１１ｂ’からほぼ等しい距離Ｌｇに配置されている。この図１（ｃ）では、一方のプリント基板１２ａ上のコイルパターン１３ａのみが示されているが、他方のプリント基板１２ｂ上のコイルパターン１３ｂについても、集磁コア１１ａ，１１ｂの各端面（プリント基板１２ｂとの対向面）からほぼ等しい距離Ｌｇに配置されている。
ここで、図１（ｃ）に示すように、プリント基板１２ａ，１２ｂの板厚の中心線ｃ上に導体２１を配置すれば、図１０の従来構造と比べて中央開口部３０の面積を小さくすることができ、これによって集磁コア１１ａ，１１ｂの小型化、ひいては電流センサ全体の小型化が可能になる。
【0026】
次に、図３は電流センサの第２実施例であり、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は斜視図である。
この第２実施例では、第１実施例におけるほぼコ字型の集磁コア１１ａ，１１ｂの代わりに直線状の集磁コア１１ｃ，１１ｄを用いている。本実施例においても、プリント基板１２ａ，１２ｂ上のコイルパターン１３ａ，１３ｂは、集磁コア１１ｃ，１１ｄの内面（プリント基板１２ａ，１２ｂとの対向面）からほぼ等しい距離Ｌｇに配置されている。
この第２実施例では、第１実施例におけるほぼコ字型の集磁コア１１ａ，１１ｂの代わりに直線状の集磁コア１１ｃ，１１ｄを用いている。本実施例においても、プリント基板１２ａ，１２ｂ上のコイルパターン１３ａ，１３ｂは、集磁コア１１ｃ，１１ｄの内面（プリント基板１２ａ，１２ｂとの対向面）からほぼ等しい距離Ｌｇに配置されている。
【0027】
図４は、上述した第２実施例を対象として、プリント基板１２ａ，１２ｂに平行な方向の外部磁場が作用した場合の、コイルパターン１３ａ，１３ｂの上下方向位置（図３（ａ）における距離Ｌｇ方向の位置）と、上記外部磁場によるコイルパターン１３ａ，１３ｂの誘導電圧の誤差との関係を示している。なお、図４（ｂ）では、コイルパターン１３ａ，１３ｂが集磁コア１１ｃ，１１ｄの対向面からほぼ等しい距離Ｌｇにある時の上下方向位置を０［ｍｍ］とし、その場合の誤差を０［％］としている。
【0028】
図４（ｂ）から明らかなように、上下方向位置と誘導電圧の誤差とはほぼ比例関係にある。このため、コイルパターン１３ａ，１３ｂを集磁コア１１ｃ，１１ｄの対向面からほぼ等しい距離Ｌｇに配置すれば、コイルパターン１３ａ，１３ｂによる誘導電圧は外部磁場に影響されることなく誤差が最も小さくなり、導体２１に流れる被測定電流を正確に測定することが可能になる。
このことは、図１に示した第１実施例についても同様であり、コイルパターン１３ａ，１３ｂを集磁コア１１ａ，１１ｂの対向面からほぼ等しい距離Ｌｇに配置することにより、コイルパターン１３ａ，１３ｂの誘導電圧の誤差は最も小さくなる。
このことは、図１に示した第１実施例についても同様であり、コイルパターン１３ａ，１３ｂを集磁コア１１ａ，１１ｂの対向面からほぼ等しい距離Ｌｇに配置することにより、コイルパターン１３ａ，１３ｂの誘導電圧の誤差は最も小さくなる。
【0029】
次に、図５は電流センサの第３実施例を示す正面図（図５（ａ））及び斜視図（図５（ｂ））である。
この第３実施例は、切欠き部１２ｅを有するほぼコ字型の単一のプリント基板１２ｃの両端部上面にコイルパターン１３ａ，１３ｂを形成し、これらのコイルパターン１３ａ，１３ｂを、空隙部ｇにおいて集磁コア１１ａ，１１ｂの対向面からほぼ等しい距離Ｌｇに配置したものである。この場合、被測定電流が流れる導体２２は、上記切欠き部１２ｅにおいて直角方向に屈曲するようにほぼＬ字型に形成されている。
この第３実施例は、切欠き部１２ｅを有するほぼコ字型の単一のプリント基板１２ｃの両端部上面にコイルパターン１３ａ，１３ｂを形成し、これらのコイルパターン１３ａ，１３ｂを、空隙部ｇにおいて集磁コア１１ａ，１１ｂの対向面からほぼ等しい距離Ｌｇに配置したものである。この場合、被測定電流が流れる導体２２は、上記切欠き部１２ｅにおいて直角方向に屈曲するようにほぼＬ字型に形成されている。
【0030】
本実施例においても、コイルパターン１３ａ，１３ｂを集磁コア１１ａ，１１ｂの対向面からほぼ等しい距離Ｌｇに配置することにより、コイルパターン１３ａ，１３ｂの誘導電圧は外部磁場に影響されることなくその誤差は小さくなる。
上述したプリント基板１２ｃ及び導体２２の構造は、図３に示した直線状の集磁コア１１ｃ，１１ｄと組み合わせて用いることも可能である。
上述したプリント基板１２ｃ及び導体２２の構造は、図３に示した直線状の集磁コア１１ｃ，１１ｄと組み合わせて用いることも可能である。
【0031】
次いで、図６は電流センサの第４実施例を示す正面図（図６（ａ））及び斜視図（図６（ｂ））である。
この第４実施例は、導体２３の一部に貫通孔２３ａを形成し、この貫通孔２３ａに貫通させた単一のプリント基板１２ｄの両端部上面に形成したコイルパターン１３ａ，１３ｂを直線状の集磁コア１１ｃ，１１ｄの対向面からほぼ等しい距離Ｌｇに配置したものである。
この第４実施例は、導体２３の一部に貫通孔２３ａを形成し、この貫通孔２３ａに貫通させた単一のプリント基板１２ｄの両端部上面に形成したコイルパターン１３ａ，１３ｂを直線状の集磁コア１１ｃ，１１ｄの対向面からほぼ等しい距離Ｌｇに配置したものである。
【0032】
本実施例においても、コイルパターン１３ａ，１３ｂを集磁コア１１ｃ，１１ｄの対向面からほぼ等しい距離Ｌｇに配置することにより、コイルパターン１３ａ，１３ｂの誘導電圧の誤差を小さくすることができる。
上述したプリント基板１２ｄ及び導体２３の構造は、図１や図５に示したほぼコ字型の集磁コア１１ａ，１１ｂと組み合わせて用いることも可能である。
上述したプリント基板１２ｄ及び導体２３の構造は、図１や図５に示したほぼコ字型の集磁コア１１ａ，１１ｂと組み合わせて用いることも可能である。
【0033】
上述した第１～第４実施例のごとく、プリント基板の板厚が導体の厚さに吸収される配置構造（図１（ｃ）に示したように、プリント基板１２ａ，１２ｂの板厚の中心線ｃ上に導体２１が配置される構造）とすれば、集磁コアの中央開口部の面積や集磁コア相互の間隔を小さくすることができ、電流センサの小型化、薄型化が可能になる。
【0034】
更に、図７は電流センサの第５実施例を示す正面図（図７（ａ））及び斜視図（図７（ｂ））である。
この第５実施例は、直線状の集磁コア１１ｃ，１１ｄの間にプリント基板１２ｄを配置すると共に、プリント基板１２ｄと一方の集磁コア１１ｄとの間に導体２１を配置し、プリント基板１２ｄの両端部上面に形成したコイルパターン１３ａ，１３ｂを集磁コア１１ｃ，１１ｄの対向面からほぼ等しい距離Ｌｇに配置したものである。
この第５実施例は、直線状の集磁コア１１ｃ，１１ｄの間にプリント基板１２ｄを配置すると共に、プリント基板１２ｄと一方の集磁コア１１ｄとの間に導体２１を配置し、プリント基板１２ｄの両端部上面に形成したコイルパターン１３ａ，１３ｂを集磁コア１１ｃ，１１ｄの対向面からほぼ等しい距離Ｌｇに配置したものである。
【0035】
本実施例では、プリント基板１２ｄと導体２１との位置関係が前述した図１０とほぼ同様になるが、集磁コア１１ｃ，１１ｄを直線状に形成することで電流センサ全体を薄型化することができる。また、第１～第４実施形態と同様に、コイルパターン１３ａ，１３ｂと集磁コア１１ｃ，１１ｄの対向面との距離Ｌｇをほぼ等しくすることで、コイルパターン１３ａ，１３ｂによる誘導電圧は外部磁場に影響されることなく誤差が小さくなる。
【0036】
第１～第５実施例ではプリント基板１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの表面のみにコイルパターン１３ａ，１３ｂが形成されているが、各プリント基板の裏面にもコイルパターンを形成し、表面及び裏面のコイルパターン同士をスルーホール等により直列に接続しても良い。つまり、プリント基板１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの表裏両面にコイルパターンを形成しても良い。
【0037】
次に、図８（ａ）は電流センサの第６実施例を示す正面図、図８（ｂ）は同じく第７実施例を示す正面図である。
前述した第１～第５実施例では、単一の基板からなるプリント基板の表面にコイルパターンを形成しているが、以下に説明するように、複数の基板（以下、単位基板という）を積層して１枚のプリント基板を形成し、各単位基板の表面または裏面にコイルパターンを形成すると共に、プリント基板の板厚の中心線が集磁コアの対向面からほぼ等しい距離に位置するようにプリント基板を配置しても良い。
前述した第１～第５実施例では、単一の基板からなるプリント基板の表面にコイルパターンを形成しているが、以下に説明するように、複数の基板（以下、単位基板という）を積層して１枚のプリント基板を形成し、各単位基板の表面または裏面にコイルパターンを形成すると共に、プリント基板の板厚の中心線が集磁コアの対向面からほぼ等しい距離に位置するようにプリント基板を配置しても良い。
【0038】
すなわち、図８（ａ）の第６実施例は、例えば各４枚の単位基板１２ｅ’，１２ｆ’をそれぞれ積層してプリント基板１２ｅ，１２ｆを形成し、各単位基板１２ｅ’，１２ｆ’の表面または裏面にコイルパターン１３ａ，１３ｂを形成した例であり、図８（ｂ）の第７実施例は、各２枚の単位基板１２ｇ’，１２ｈ’をそれぞれ積層してプリント基板１２ｇ，１２ｈを形成し、各単位基板１２ｇ’，１２ｈ’の表面または裏面にコイルパターン１３ａ，１３ｂを形成した例である。ここで、各プリント基板を構成する単位基板の積層数は上記の例に限定されず、任意である。
このように複数の単位基板を積層して１枚のプリント基板を形成し、各単位基板の表面または裏面にコイルパターンを形成する着想は、第２～第５実施例に示した集磁コアの形状、構造や集磁コアとプリント基板との位置関係に対しても適用可能である。
このように複数の単位基板を積層して１枚のプリント基板を形成し、各単位基板の表面または裏面にコイルパターンを形成する着想は、第２～第５実施例に示した集磁コアの形状、構造や集磁コアとプリント基板との位置関係に対しても適用可能である。
【0039】
図８（ａ）におけるプリント基板１２ｅ内の複数のコイルパターン１３ａはスルーホール等により直列に接続されて第１の直列コイルが形成されると共に、他方のプリント基板１２ｆ内の複数のコイルパターン１３ｂも直列に接続されて第２の直列コイルが形成され、これら第１及び第２の直列コイルが直列に接続されている。上記構成は、図８（ｂ）におけるプリント基板１２ｇ，１２ｈ内の複数のコイルパターン１３ａ，１３ｂに関しても同様である。
【0040】
また、図８（ａ）では、プリント基板１２ｅ，１２ｆの板厚の中心線と集磁コア１１ａ，１１ｂの対向面との間の距離Ｌｇ’が等しく保たれ、図８（ｂ）では、プリント基板１２ｇ，１２ｈの板厚の中心線と集磁コア１１ａ，１１ｂの対向面との間の距離Ｌｇ’が等しく保たれている。このような構成では、複数のコイルパターン１３ａ，１３ｂがそれぞれ一つのコイルパターンに集約されてそのコイルパターンが集磁コア１１ａ，１１ｂの対向面から等距離に配置されていると考えることができ、第１～第５実施例におけるコイルパターン１３ａ，１３ｂの配置と等価になる。
従って、プリント基板１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈに平行な方向の外部磁場によるコイルパターン１３ａ，１３ｂの誘導電圧の誤差を低減して、導体２１に流れる電流を正確に測定することができる。
従って、プリント基板１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈに平行な方向の外部磁場によるコイルパターン１３ａ，１３ｂの誘導電圧の誤差を低減して、導体２１に流れる電流を正確に測定することができる。
【0041】
以上説明した第１～第７実施例では、図１，図５，図８のような正面ほぼコ字型の集磁コア、または、図３，図６，図７のような直線状の集磁コアをそれぞれ２個用い、各一対の集磁コアを対向させて空隙部を保有させているが、電流センサの構成はこれらに限定されない。
すなわち、電流センサの変形例としては、ほぼＣ字型やＵ字型の単一の集磁コア（図示せず）を用いてその端部の対向面により空隙部を形成し、この空隙部内に配置されるプリント基板上のコイルパターンと上記対向面との間の距離がほぼ等しくなるように構成しても良く、あるいは、コイルパターンが形成された一または複数の単位基板からなるプリント基板の板厚の中心線と上記対向面との間の距離がほぼ等しくなるようにプリント基板を配置しても良い。
すなわち、電流センサの変形例としては、ほぼＣ字型やＵ字型の単一の集磁コア（図示せず）を用いてその端部の対向面により空隙部を形成し、この空隙部内に配置されるプリント基板上のコイルパターンと上記対向面との間の距離がほぼ等しくなるように構成しても良く、あるいは、コイルパターンが形成された一または複数の単位基板からなるプリント基板の板厚の中心線と上記対向面との間の距離がほぼ等しくなるようにプリント基板を配置しても良い。
【0042】
次に、図９は、本発明の実施形態に係る電力量計の構成図であり、第１～第７実施例のうち何れかの電流センサを、例えば本出願人による特開２０２０－６０５０４号公報に記載された電力量計に適用した場合のものである。
【0043】
図９において、三相の交流電源ＳＰ（Ｒ，Ｓ，Ｔは各相の出力端子、Ｎは中性点）に接続された各相の電源線１０１Ｒ，１０１Ｓ，１０１Ｔと三相の負荷ＬＤとの間に、本発明に係る電力量計２００が接続されている。
この電力量計２００は、電源線１０１Ｒ，１０１Ｔ（何れも前述した導体２１～２３に相当）にそれぞれ接続されてＲ相電流ＩＲ，Ｔ相電流ＩＴを測定する本発明に係る電流センサ１００ａ，１００ｂと、電源線１０１Ｒ，１０１Ｓの間に接続されてＲ相－Ｓ相間の電圧を測定する電圧センサ２０１ａと、電源線１０１Ｓ，１０１Ｔの間に接続されてＳ相－Ｔ相間の電圧を測定する電圧センサ２０１ｂと、電流センサ１００ａ，１００ｂ及び電圧センサ２０１ａ，２０１ｂによる電流・電圧検出値を演算処理して電力量を算出する電力量算出部２０２と、算出した電力量を表示出力または外部に伝送出力する出力部２０３と、によって構成されている。
この電力量計２００は、電源線１０１Ｒ，１０１Ｔ（何れも前述した導体２１～２３に相当）にそれぞれ接続されてＲ相電流ＩＲ，Ｔ相電流ＩＴを測定する本発明に係る電流センサ１００ａ，１００ｂと、電源線１０１Ｒ，１０１Ｓの間に接続されてＲ相－Ｓ相間の電圧を測定する電圧センサ２０１ａと、電源線１０１Ｓ，１０１Ｔの間に接続されてＳ相－Ｔ相間の電圧を測定する電圧センサ２０１ｂと、電流センサ１００ａ，１００ｂ及び電圧センサ２０１ａ，２０１ｂによる電流・電圧検出値を演算処理して電力量を算出する電力量算出部２０２と、算出した電力量を表示出力または外部に伝送出力する出力部２０３と、によって構成されている。
【0044】
この電力量計２００によれば、本発明に係る電流センサ１００ａ，１００ｂにより高精度に測定した電流と電圧センサ２０１ａ，２０１ｂが測定した電圧とに基づいて、電力量を正確に測定することが可能である。
更に、電流センサ１００ａ，１００ｂの小型化によって電力量計２００自体の小型化が可能になる等の利点がある。
更に、電流センサ１００ａ，１００ｂの小型化によって電力量計２００自体の小型化が可能になる等の利点がある。
【符号の説明】
【0045】
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ：集磁コア
１１ａ’，１１ｂ’：端面（対向面）
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈ： プリント基板
１２ｅ’，１２ｆ’，１２ｇ’，１２ｈ’：単位基板
１２ｅ：切欠き部
１３ａ，１３ｂ：コイルパターン
２１，２２，２３：導体
２３ａ：貫通孔
３０：中央開口部
１００ａ，１００ｂ：電流センサ
１０１Ｒ，１０１Ｓ，１０１Ｔ：電源線
２００：電力量計
２０１ａ，２０１ｂ：電圧センサ
２０２：電力量算出部
２０３：出力部
ｇ：空隙部
ＳＰ：交流電源
Ｒ，Ｓ，Ｔ：出力端子
Ｎ：中性点
ＬＤ：負荷
１１ａ’，１１ｂ’：端面（対向面）
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈ： プリント基板
１２ｅ’，１２ｆ’，１２ｇ’，１２ｈ’：単位基板
１２ｅ：切欠き部
１３ａ，１３ｂ：コイルパターン
２１，２２，２３：導体
２３ａ：貫通孔
３０：中央開口部
１００ａ，１００ｂ：電流センサ
１０１Ｒ，１０１Ｓ，１０１Ｔ：電源線
２００：電力量計
２０１ａ，２０１ｂ：電圧センサ
２０２：電力量算出部
２０３：出力部
ｇ：空隙部
ＳＰ：交流電源
Ｒ，Ｓ，Ｔ：出力端子
Ｎ：中性点
ＬＤ：負荷
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】