特開 2023-160613 電流センサ及び測定装置

(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】P2023160613

(43)【公開日】2023-11-02

(54)【発明の名称】電流センサ及び測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/18 20060101AFI20231026BHJP

   H01F 38/30 20060101ALI20231026BHJP

【ＦＩ】

G01R15/18 B

H01F38/30

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022071080

(22)【出願日】2022-04-22

(71)【出願人】

【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】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中根 嵩幸

【テーマコード（参考）】

2G025

5E081

【Ｆターム（参考）】

2G025AA00

2G025AB14

2G025AC01

5E081AA05

5E081AA16

5E081BB03

5E081CC05

5E081DD23

5E081EE03

(57)【要約】

【課題】電流の検出可能な周波数の上限を高める。
【解決手段】電流センサ１０は、電流が流れる測定対象Ｌｍを囲む磁気コア１１と、磁気コア１１のポロイダル方向Ｙに巻き回される巻線１２と、磁気コア１１と巻線１２との間にポロイダル方向Ｙに沿って配置される導電層１４と、導電層１４による磁気コア１１をポロイダル方向Ｙに周回する導通路を遮る遮断部１６と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

環状の磁気コアと、
前記磁気コアのポロイダル方向に巻き回される巻線と、
前記磁気コアと前記巻線との間に前記ポロイダル方向に沿って配置される導電層と、
前記導電層による前記磁気コアを前記ポロイダル方向に周回する導通路を遮る遮断部と、
を備える電流センサ。

【請求項2】

請求項１に記載の電流センサであって、
前記導電層は、前記磁気コアが前記巻線に覆われる領域の一部に配置される、
電流センサ。

【請求項3】

請求項２に記載の電流センサであって、
前記導電層は、前記巻線の幅に対する前記導電層の幅の比率が前記巻線に生じる電磁波を抑制する所定の値以上となるように配置される、
電流センサ。

【請求項4】

請求項１に記載の電流センサであって、
前記導電層は、前記磁気コアが前記巻線に覆われる領域の全部に配置される、
電流センサ。

【請求項5】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電流センサであって、
前記遮断部は、前記導電層の両端間における前記ポロイダル方向の間隙である、
電流センサ。

【請求項6】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電流センサであって、
前記導電層は、前記磁気コアを前記ポロイダル方向に周回するように配置され、
前記遮断部は、絶縁層であり、
前記導電層同士が重なる部分は、前記絶縁層を挟んで重ねられる、
電流センサ。

【請求項7】

請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電流センサであって、
前記導電層は、導電性を有する膜である、
電流センサ。

【請求項8】

請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電流センサと、
前記電流センサにより検出される検出量に基づいて測定対象についての測定量を演算する測定部と、
を含む測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電流センサ及び測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、測定対象が挿通される磁気コアにコイルを巻回した電流センサが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－３４７５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述の電流センサにおいては、インダクタ素子の接続により、検出電流の振幅－周波数特性の上限周波数が高周波側に伸びてはいるものの、さらに高い周波数の電流を検出できる電流センサが望まれている。

【0005】

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、電流の検出可能な周波数の上限を高めることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様によれば、電流センサは、環状の磁気コアと、前記磁気コアのポロイダル方向に巻き回される巻線と、前記磁気コアと前記巻線との間に前記ポロイダル方向に沿って配置される導電層と、前記導電層による前記磁気コアを前記ポロイダル方向に周回する導通路を遮る遮断部と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

この態様によれば、磁気コアと巻線との間に導電層を配置することにより、導電層が電磁シールドとなって巻線から巻線内側の磁気コアに向かう電磁波の発生を防ぐので、磁気コアが受ける磁気の影響を抑制することができる。これに加え、磁気コアをポロイダル方向に周回する導通路を有しないように導電層を構成することにより、導電層には誘導電流が発生しなくなるので、この誘導電流によって作られる磁束が、測定対象に流れる電流によって作られる磁束に与える影響を回避することができる。したがって、磁気コアが受ける電磁波の影響と導電層に生じる誘導電流とが抑制されるので、電流の検出可能な周波数の上限を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の第一実施形態における電流センサを備える測定装置の構成を示す図である。

【図2】図２は、第一実施形態における電流センサの構造を示す断面図である。

【図3】図３は、図２に示したＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。

【図4】図４は、第一実施形態における電流センサの振幅周波数特性の一例を示す図である。

【図5】図５は、第二実施形態における電流センサの構造を示す断面図である。

【図6】図６は、第二実施形態における電流センサの構造を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照しながら本発明の各実施形態について説明する。本明細書においては、全体を通じて、同一又は同等の要素には同一の符号を付する。

【0010】

（第一実施形態）
図１は、第一実施形態における測定装置の構成を示す図である。

【0011】

測定装置１００は、測定対象Ｌｍについての物理量を測定するための装置である。測定対象Ｌｍは、例えば、直流又は交流の測定電流Ｉｍが流れる電路であり、この電路としては、例えば、単相又は三相の電源ケーブルなどが挙げられる。また、測定対象Ｌｍについての物理量としては、電流値、磁束値又は電力値などが挙げられる。

【0012】

第一実施形態における測定装置１００は、測定対象Ｌｍに流れる測定電流Ｉｍの大きさを測定する。測定装置１００は、電流センサ１０及び測定部２０を備える。

【0013】

電流センサ１０は、測定電流Ｉｍにかかる検出量を検出するセンサであり、例えば、巻線方式（磁束を電流に変換するＣＴ方式）又はゼロフラックス方式（磁気平衡方式）を採用する。

【0014】

電流センサ１０は、交流の測定電流Ｉｍによって作られる磁束を検出して得られる電圧を検出量として出力する。電流センサ１０は、測定対象Ｌｍをクランプする開閉可能なクランプ型の構造でも、測定対象Ｌｍを囲む貫通型の構造であってもよい。

【0015】

第一実施形態における電流センサ１０は、測定電流Ｉｍによって作られる磁束を検出するセンサ部１と、その磁束の大きさに振幅が比例する電圧を生成する回路部２と、を備える。

【0016】

センサ部１は、例えば、一又は複数の巻線が設けられた磁気コアによって構成される。センサ部１は、フラックスゲート素子及びホール素子などの磁気検出素子を備えるものであってもよい。

【0017】

回路部２は、センサ部１に配置された巻線に流れる電流を電圧に変換するＩＶ変換回路によって構成される。ＩＶ変換回路は、例えば、抵抗素子により実現される。

【0018】

測定部２０は、電流センサ１０により検出される検出量に基づいて、測定対象Ｌｍについての測定量を演算する。

【0019】

第一実施形態における測定部２０は、電流センサ１０から出力される検出量として、測定対象Ｌｍに流れる測定電流Ｉｍによって作られる磁束の大きさに振幅が比例する電圧を取得し、取得した電圧の大きさに基づいて測定電流Ｉｍの電流値を測定量として演算する。測定部２０は、例えば、電力解析器、電流測定器、磁界測定器により実現される。

【0020】

続いて、電流センサ１０の構成について図２及び図３を参照して説明する。

【0021】

図２は、第一実施形態における電流センサ１０の構造を模式的に示す図であり、測定対象Ｌｍの挿通方向に対して直交する方向に電流センサ１０のセンサ部１を切断した断面図である。図３は、図２に示したＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。

【0022】

電流センサ１０は、磁気コア１１と、巻線１２と、ボビン１３と、導電層１４と、絶縁層１５と、を備える。

【0023】

図２に示すように、磁気コア１１は、測定対象Ｌｍが挿通可能となるよう環状に形成される。ここにいう環状には、円形状、楕円形状、矩形状、及び多角形状などが含まれる。

【0024】

磁気コア１１は、例えば、パーマロイのような鉄材によって形成される。磁気コア１１は、フラックスゲート素子を収容するものであってもよい。

【0025】

図３に示すように、巻線１２は、磁気コア１１のポロイダル方向Ｙに巻き回される。巻線１２を構成する導線は、導線同士が導通しないよう絶縁性を有する絶縁膜によって被覆されている。

【0026】

図２に示すように、第一実施形態における巻線１２は、測定対象Ｌｍの挿通方向を軸としたトロイダル方向Ｘに沿って磁気コア１１の一部に巻き回されている。これに代えて巻線１２は、磁気コア１１のトロイダル方向Ｘの全部に巻き回されてもよい。

【0027】

ボビン１３は、巻線１２を巻き回すための筒であり、樹脂などの絶縁性を有する材料によって形成される。ボビン１３に巻線１２を巻き回すことにより、例えば巻線１２の巻き崩れ及び巻きズレなどが抑制される。

【0028】

導電層１４は、導電性を有する層であり、巻線１２自身又は巻線１２の外部から巻線１２内側の磁気コア１１に向かう電磁波の侵入を抑制する電磁シールドとして機能する。導電層１４は、磁気コア１１と巻線１２との間に配置される。

【0029】

測定電流Ｉｍによって巻線１２に鎖交する測定磁束が発生している状況では、導電層１４の表面において、巻線１２から巻線１２内側の磁気コア１１に向かう電磁波が反射損失及び吸収損失により抑制される。これに加え、外部から混入する電磁波も抑制される。そのため、電磁波により磁気コア１１が受ける磁気の影響が抑制される。

【0030】

また、図３に示すように、導電層１４は、磁気コア１１をポロイダル方向Ｙに周回する導通路を有しないように磁気コア１１のポロイダル方向Ｙの全周（外周全体）に形成される。このため、導電層１４の一端部１４Ａ及び他端部１４Ｂは互いに離間している。言い換えると、導電層１４の一端部１４Ａ及び他端部１４Ｂの間には両者が非接触となるよう導電層１４の導通路を遮る遮断部１６が介在する。このように、導電層１４は、磁気コア１１に対してターンしない構造を有する。

【0031】

導電層１４を磁気コア１１のポロイダル方向Ｙに周回する導通路を有しないように構成する理由は、導電層１４の一端部１４Ａ及び他端部１４Ｂが接触して導通してしまうと、測定電流Ｉｍによって作られる測定磁束により導電層１４に誘導電流が発生するからである。この誘電電流により、巻線１２には測定磁束を打ち消す方向に磁束が発生し、この磁束によって巻線１２に鎖交する測定磁束が減少してしまう。

【0032】

この導電層１４の誘導電流に基づく磁束の発生に伴って、測定磁束に基づき巻線１２に流れる電流の値が変動するため、測定電流Ｉｍを精度よく検出することが困難となる。この対策として、導電層１４の一端部１４Ａ及び他端部１４Ｂが互いに非接触となるよう一端部１４Ａ及び他端部１４Ｂが離間するように設計される。

【0033】

第一実施形態においては、導電層１４が磁気コア１１をポロイダル方向Ｙに周回するように配置され、導電層１４同士が重なる部分である導電層１４の一端部１４Ａ及び他端部１４Ｂが間を空けて重ねられる。それゆえ、導電層１４の一端部１４Ａ及び他端部１４Ｂの間には、測定対象Ｌｍを軸とする径方向Ｚに対して磁気コア１１をポロイダル方向Ｙに周回する導通路を遮る間隙が介在する。

【0034】

このようにポロイダル方向Ｙにおいて一端部１４Ａ及び他端部１４Ｂが重ねられることにより、導電層１４が巻線１２の内周全部に配置されることになるので、導電層１４が巻線１２の内周の一部に配置される構成に比べて磁気コア１１が受ける磁気の影響が抑えられる。

【0035】

また、第一実施形態における導電層１４は、磁気コア１１が巻線１２に覆われる領域の全部に配置される。これにより、磁気コア１１が巻線１２に覆われる領域の一部に配置される構成に比べて磁気コア１１が受ける磁気の影響が抑えられる。

【0036】

また、導電層１４を形成する手法としては、例えば、金属を薄く延ばして形成したり、蒸着又はメッキ処理などの表面処理を施して磁気コア１１及びボビン１３の少なくとも一方の面に形成したり、金属箔のテープを貼り付けて形成したりする手法が用いられる。

【0037】

金属箔のテープに用いられる金属としては、例えば、アルミニウム、ステンレス、又は銅などが挙げられる。第一実施形態における導電層１４は、アルミ箔テープによって形成される。このアルミ箔テープは、アルミ製の箔からなる金属層と、この金属層の裏面に積層された接着層と、によって構成され、金属層が導電層１４としての役割を果たす。

【0038】

また、導電層１４の厚み寸法は、任意に設定することが可能である。第一実施形態におけるアルミ箔テープの金属層からなる導電層１４の厚みは、数十［μｍ］から数百［μｍ］程度である。導電層１４の厚みが厚くなるにつれて、巻線１２の径が大きくなり、これに伴って巻線１２の寄生容量が大きくなる。

【0039】

巻線１２のインダクタンスＬと寄生容量Ｃとで構成されるＬＣ回路の共振周波数Ｆｒは、次式（１）により表される。

【0040】

【数1】

【0041】

上式（１）のように、巻線１２の寄生容量Ｃが大きくなると、共振周波数Ｆｒが低くなる。その結果、巻線１２を備える電流センサ１０の振幅周波数特性及び位相周波数特性においても、同様に振幅及び位相が変動し始める周波数が低くなる。以下では、振幅及び位相が変動し始める点を「電流センサ１０で検出可能な周波数の上限」と称する。

【0042】

このため、導電層１４の厚みが厚くなるにつれて巻線１２の寄生容量Ｃが大きくなると、電流センサ１０で検出可能な周波数の上限が低くなり、高周波数帯域において電流センサ１０の振幅及び位相の周波数特性の平坦性が悪くなる。それゆえ、導電層１４の厚みは、薄くすることが好ましい。

【0043】

一方、導電層１４の厚みが薄くなるにつれて、低周波数帯域では導電層１４の磁気抵抗が増大しにくくなるものの、高周波数帯域では導電層１４の磁気抵抗が大きくなる。巻線１２に生じる電磁波は、高周波数帯域で発生しやすくなるので、導電層１４の厚みを薄くしても、巻線１２における電磁波の発生を抑制することが可能となる。

【0044】

それゆえ、導電層１４の厚みを薄くすることは、高周波数帯域で生じる磁気コア１１が受ける磁気の影響を抑制しつつ、巻線１２の径の増加に伴う周波数特性の悪化を低減する。

【0045】

絶縁層１５は、絶縁性を有する層であり、導電層１４による磁気コア１１をポロイダル方向Ｙに周回する導通路を遮る遮断部１６として機能する。

【0046】

図３に示すように、絶縁層１５は、導電層１４の一端部１４Ａと他端部１４Ｂとの間を電気的に離すために形成される。それゆえ、絶縁層１５は、導電層１４同士が重ねられる一端部１４Ａと他端部１４Ｂとの間にのみ形成されてもよい。これにより、導電層１４による磁気コア１１をポロイダル方向Ｙに周回する導通路が遮られる。

【0047】

第一実施形態では、絶縁層１５としてアルミ箔テープの接着層が用いられ、導電層１４の一端部１４Ａ及び他端部１４Ｂ間の間隙がアルミ箔テープの接着層によって形成されている。すなわち、導電層１４の一端部１４Ａ及び他端部１４Ｂは、遮断部１６としての絶縁層１５を挟んで重ねられている。

【0048】

絶縁層１５は、導電層１４の一端部１４Ａ及び他端部１４Ｂ同士が導通しないように設けられているが、磁気コア１１をポロイダル方向Ｙに周回する導電層１４において一端部１４Ａから他端部１４Ｂまでの間を電気的に開放すように構成されていればよい。例えば、遮断部１６として、絶縁層１５を省略して間隙を形成する構造が用いられてもよい。

【0049】

また、第一実施形態では巻線１２をボビン１３に巻き回す構成であったが、電流センサ１０においてボビン１３を省略してもよい。ボビン１３を省略した構成であっても、巻線１２に関しては導線が絶縁膜で被覆されているため、仮に巻線１２と導電層１４とが接触したとしても、巻線１２の絶縁膜によって巻線１２と導電層１４とは電気的に切り離される。このため、第一実施形態と同様の効果が得られる。

【0050】

また、ボビン１３を省略した構成では、巻線１２内周へのメッキ又は蒸着などの表面処理により、一端部１４Ａ及び他端部１４Ｂが離間するよう導電層１４を形成してもよい。

【0051】

また、第一実施形態では磁気コア１１が鉄材などで形成される例を示したが、中空構造を形成して空気を磁気コア１１として用いてもよい。この場合も、メッキ又は蒸着などの表面処理により巻線１２の内周、若しくは、中空構造を形成する筒の内周又は外周に導電層１４を形成してもよい。

【0052】

続いて、第一実施形態における電流センサ１０の動作について説明する。

【0053】

まず、測定対象Ｌｍに流れる測定電流Ｉｍによって巻線１２内の磁気コア１１に測定磁束が発生する。この測定磁束の発生に伴って、電磁誘導の法則により、巻線１２には測定磁束の大きさに比例する電流が流れる。

【0054】

このとき、磁気コア１１と巻線１２との間に配置された導電層１４には、渦電流が発生し、この渦電流によって巻線１２から磁気コア１１に向かう電磁波の発生が抑制される。

【0055】

また、導電層１４における一端部１４Ａと他端部１４Ｂとが、絶縁層１５として機能するアルミ箔テープの接着層によって互いに電気的に絶縁されていることから、導電層１４には、測定磁束に基づく誘導電流が発生しない。それゆえ、誘導電流の発生に伴う測定磁束を打ち消す磁束が生じないので、巻線１２には測定磁束の大きさに比例する電流が流れる。

【0056】

次に、電流センサ１０の周波数特性について図４を参照して説明する。

【0057】

図４は、第一実施形態における電流センサ１０の振幅周波数特性の一例を示す図である。ここでは、縦軸が電流センサ１０の振幅ゲインを示し、横軸が測定電流Ｉｍの周波数を示す。

【0058】

図４に示す例では、第一実施形態における導電層１４がポロイダル方向Ｙの全周に配置された電流センサ１０の実験結果が実線により示されている。これとともに、電流センサ１０の比較例として磁気コア１１と巻線１２との間に導電層１４を配置しない電流センサの実験結果が破線により示されている。また、導電層１４がポロイダル方向Ｙに半周分だけ配置された電流センサの実験結果が点線により示されている。

【0059】

これに加え、導電層１４がポロイダル方向Ｙの全周に配置された電流センサ１０の振幅周波数特性には上限ポイントＰ１が示され、導電層１４がポロイダル方向Ｙの半周分だけ配置された電流センサの振幅周波数特性には上限ポイントＰ２が示されている。そして比較例の振幅周波数特性には上限ポイントＰ３が示されている。上限ポイントＰ１乃至Ｐ３は、振幅周波数特性において振幅ゲインが下がり始めたときのポイントであり、例えば、電流センサで検出可能な周波数の上限として捉えることができる。

【0060】

図４に示すように、第一実施形態における上限ポイントＰ１の周波数は、比較例における上限ポイントＰ３の周波数よりも高くなっている。より詳細には、第一実施形態の振幅周波数特性における変動波形は、比較例の振幅周波数特性における変動波形に比べて１［ＭＨｚ］程度高周波側にシフトしている。

【0061】

電流センサ１０の振幅周波数特性における変動波形が高周波側にシフトする理由は、磁気コア１１と巻線１２との間に導電層１４を配置したことに起因している。導電層１４を配置することにより、上述の通り、巻線１２から磁気コア１１に向かう電磁波の発生が抑制されるので、巻線１２における漏れインダクタンス成分が小さくなる。

【0062】

巻線１２の漏れインダクタンス成分が小さくなると、上式（１）の関係から、巻線１２の共振周波数Ｆｒが高くなる。それゆえ、電流センサ１０の振幅周波数特性における変動波形が比較例の電流センサに比べて高周波側にシフトする。位相周波数特性についても同様である。

【0063】

このように、第一実施形態における電流センサ１０で検出可能な周波数帯域の上限は、導電層１４を配置しない一般的な電流センサで検出可能な周波数帯域の上限に比べて高くなる。すなわち、電流センサ１０の周波数特性において振幅ゲイン及び位相の平坦性な領域が一般的な電流センサに比べて広くなる。したがって、磁気コア１１と巻線１２との間に導電層１４を配置することは、電流センサ１０の帯域拡張に寄与する。

【0064】

また、導電層１４がポロイダル方向Ｙの半周分だけ配置された電流センサでも、電流センサ１０と同じように、一部の導電層１４によって巻線１２から磁気コア１１に向かう電磁波の発生が抑制される。それゆえ、検出可能な周波数帯域の上限ポイントＰ２は、導電層１４を配置しない比較例の電流センサの上限ポイントＰ３よりも高周波数側にシフトする。

【0065】

次に、第一実施形態における作用効果について説明する。

【0066】

第一実施形態における電流センサ１０は、測定電流Ｉｍが流れる測定対象Ｌｍを取り囲む環状の磁気コア１１と、磁気コア１１のポロイダル方向Ｙに巻き回される巻線１２と、磁気コア１１と巻線１２との間に磁気コア１１のポロイダル方向Ｙに沿って配置される導電層１４と、導電層１４による磁気コア１１をポロイダル方向Ｙに周回する導通路を遮る遮断部１６と、を備える。

【0067】

この構成によれば、測定電流Ｉｍによって巻線１２に測定磁束が発生した状態において、導電層１４の表面には渦電流が発生し、この渦電流により巻線１２から巻線１２の内側の磁気コア１１に向かう電磁波の発生を抑制することができる。

【0068】

これに加え、導電層１４を非導通にする、すなわち磁気コア１１をポロイダル方向Ｙに周回する導通路を有しないように導電層１４を構成することにより、導電層１４での誘導電流の発生を回避することができる。それゆえ、導電層１４の誘導電流の発生に伴う測定磁束を打ち消す磁束の発生を防ぐことができる。

【0069】

このため、導電層１４の配置に伴う巻線１２に鎖交する磁束への影響を回避しつつ、巻線１２での電磁波の発生を抑制することができる。したがって、電流の検出可能な周波数の上限を高めることができる。

【0070】

また、第一実施形態における導電層１４は、磁気コア１１が巻線１２に覆われる領域の全部に配置される。

【0071】

この構成によれば、磁気コア１１が巻線１２に覆われる領域の一部に配置される構成に比べて巻線１２における電磁波の発生を低減することができる。

【0072】

また、第一実施形態における導電層１４は、磁気コア１１のポロイダル方向Ｙの全周に周回するように配置され、導電層１４同士が重なる部分である一端部１４Ａ及び他端部１４Ｂは、遮断部１６としての絶縁層１５を挟んで重ねられる。

【0073】

この構成によれば、導電層１４が磁気コア１１のポロイダル方向Ｙの全周の一部に配置される構成に比べて巻線１２における電磁波の発生を低減することができる。

【0074】

また、第一実施形態における導電層１４は、導電性を有する膜である。

【0075】

この構成によれば、磁気コア１１と巻線１２との間に挿入される導電層１４を膜状に薄く形成することにより、高周波数帯域において巻線１２での電磁波の発生を抑制しつつ、巻線１２の径の増大を低減することができる。

【0076】

また、巻線１２の径の増大を低減することにより、巻線１２の寄生容量の増加を抑制できるので、巻線１２の共振周波数Ｆｒが低下するのを抑制することができる。さらに、導電層１４を薄く形成することにより、導電層１４の加工が容易となる。

【0077】

また、第一実施形態における測定装置１００は、電流センサ１０と、電流センサ１０により検出される検出量に基づいて測定対象Ｌｍについての測定量を演算する測定部２０と、を含む。

【0078】

この構成によれば、電流センサ１０において、磁気コア１１と巻線１２との間に導電層１４を配置しない構成に比べて測定電流Ｉｍを検出可能な周波数の上限が高くなるため、測定部２０で測定可能な周波数の上限を高めることができる。

【0079】

第一実施形態では巻線１２に覆われる磁気コア１１の領域の全部に導電層１４が挿入される構成であったが、導電層１４は、巻線１２に覆われる磁気コア１１の領域の一部に挿入される構成であってもよい。

【0080】

以下では巻線１２に覆われる磁気コア１１の領域の一部に導電層１４が挿入される実施形態について図５及び図６を参照して説明する。

【0081】

（第二実施形態）
図５は、第二実施形態における電流センサ１０Ａの構造を示す断面図である。

【0082】

電流センサ１０Ａは、図２及び図３に示したセンサ部１に代えてセンサ部１Ａを備えている。センサ部１Ａにおいては、導電層１４が磁気コア１１におけるポロイダル方向Ｙの外周のうち一部を覆う点が、第一実施形態におけるセンサ部１の構成とは異なる。他の構成については、センサ部１と同じ構成であるため、ここでの説明を省略する。

【0083】

図５に示すように、導電層１４の一端部１４Ａ及び他端部１４Ｂは、互いに導通しないよう磁気コア１１のポロイダル方向Ｙにおいて離間している。すなわち、磁気コア１１のポロイダル方向Ｙにおいて導電層１４の一端部１４Ａ及び他端部１４Ｂの間に間隙１７を有する。第二実施形態において、間隙１７は、導電層１４による磁気コア１１をポロイダル方向Ｙに周回する導通路を遮る遮断部１６として機能する。

【0084】

第二実施形態のように、磁気コア１１と巻線１２との間に配置される導電層１４は、磁気コア１１のポロイダル方向Ｙにおける外周の一部に配置する構成であっても、巻線１２から巻線１２の内側の磁気コア１１に向かう電磁波の発生を抑制することができる。例えば、磁気コア１１のポロイダル方向Ｙにおける磁気コア１１の全周（外周全体）の長さに対する導電層１４の長さの比率は半分以上が望ましい。

【0085】

続いて、第二実施形態における作用効果について説明する。

【0086】

第二実施形態における導電層１４は、磁気コア１１が巻線１２に覆われる領域の一部に配置される。より詳細には、導電層１４は、磁気コア１１のポロイダル方向Ｙにおいて磁気コア１１が巻線１２に覆われる領域の一部に配置される。

【0087】

このような構成であっても、巻線１２における電磁波の発生が抑制されるので、電流センサ１０で検出可能な周波数の上限を高めることができる。

【0088】

また、第二実施形態における遮断部１６は、導電層１４の両端間における磁気コア１１のポロイダル方向Ｙの間隙１７である。

【0089】

この構成によれば、導電層１４は、磁気コア１１と巻線１２との間において磁気コア１１のポロイダル方向Ｙの一部に配置される。これにより、導電層１４の両端間に間隙１７が介在し、この間隙１７によって磁気コア１１をポロイダル方向Ｙに周回する導通路が遮られる。

【0090】

導電層１４のポロイダル方向Ｙに間隙１７を設けることにより、導電層１４の一端部１４Ａ及び他端部１４Ｂが導通することを確実に防ぐことができる。例えば、第一実施形態のように導電層１４の一端部１４Ａ及び他端部１４Ｂを、絶縁層１５を挟んで重ねる構成に比べて、絶縁層１５の経年劣化などに起因して導電層１４の一端部１４Ａ及び他端部１４Ｂが導通してしまうことがない。

【0091】

したがって、巻線１２から巻線１２内側の磁気コア１１に向かう電磁波の発生を抑制しつつ、導電層１４の一端部１４Ａ及び他端部１４Ｂが導通するリスクを低減することができる。それゆえ、電流センサ１０の検出精度を確保しつつ、検出可能な周波数を高めることができる。

【0092】

（第三実施形態）
図６は、第三実施形態における電流センサ１０Ｂの構造を示す断面図である。

【0093】

電流センサ１０Ｂは、図２に示したセンサ部１に代えてセンサ部１Ｂを備えている。センサ部１Ｂでは、磁気コア１１のトロイダル方向Ｘにおいて磁気コア１１と巻線１２との間に導電層１４が配置される領域が第一実施形態のセンサ部１とは異なる。他の構成についてはセンサ部１と同じ構成であるため、ここでの説明を省略する。

【0094】

図６に示すように、導電層１４は、トロイダル方向Ｘにおいて磁気コア１１が巻線１２に覆われる領域の一部に配置される。導電層１４は、巻線１２の幅Ｗ１に対する導電層１４の幅Ｗ２の比率（Ｗ２／Ｗ１）が所定の値以上となるように配置される。

【0095】

上述した所定の値は、巻線１２から巻線１２内側の磁気コア１１に向かう電磁波の発生を抑制するように定められた比率（Ｗ２／Ｗ１）であり、四分の一以上の値に設定されるのが望ましい。すなわち、導電層１４の幅Ｗ２は、巻線１２の幅Ｗ１に対して少なくとも四分の一となるように設計するのが望ましい。

【0096】

続いて、第三実施形態における作用効果について説明する。

【0097】

第三実施形態における導電層１４は、磁気コア１１が巻線１２に覆われる領域の一部に配置される。より詳細には、導電層１４は、磁気コア１１のトロイダル方向Ｘにおいて磁気コア１１が巻線１２に覆われる領域の一部に配置される。

【0098】

このような構成であっても、巻線１２における電磁波の発生が抑制されるので、電流センサ１０で検出可能な周波数の上限を高めることができる。

【0099】

また、第三実施形態における導電層１４は、巻線１２の幅Ｗ１に対する導電層１４の幅Ｗ２の比率（Ｗ２／Ｗ１）が巻線１２に生じる電磁波を抑制する所定の値以上となるように配置される。

【0100】

この構成によれば、第一実施形態のようにトロイダル方向Ｘにおいて磁気コア１１が巻線１２に覆われる領域の全部に導電層１４が配置される構成に比べて、導電層１４の量を削減するとともに、これに要する作業を軽減することができる。それゆえ、巻線１２から磁気コア１１へ向かう電磁波の発生を抑制しつつ、電流センサ１０Ｂの製造に要する時間及びコストを低減することができる。

【0101】

第三実施形態では図３に示したように導電層１４の一端部１４Ａ及び他端部１４Ｂが重ねられた状態において磁気コア１１が巻線１２に覆われる領域の一部に導電層１４が配置されたが、これに限られるものではない。

【0102】

例えば、図５に示したようにポロイダル方向Ｙにおいて導電層１４の一端部１４Ａ及び他端部１４Ｂの間に間隙１７を有する状態において磁気コア１１が巻線１２に覆われる領域の一部に導電層１４が配置される構成であってもよい。このような構成であっても、磁気コア１１と巻線１２との間に配置された導電層１４によって巻線１２から磁気コア１１へ向かう電磁波の発生が抑制されるので、電流センサ１０で検出可能な周波数帯域の上限を高めることができる、

【0103】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0104】

例えば、上記の第一乃至第三実施形態の電流センサ１０、１０Ａ及び１０Ｂは、それぞれセンサ部１、１Ａ及び１Ｂに加えて図１に示した回路部２を備えた構成であったが、回路部２を省略してもよい。また、導電層１４及び絶縁層１５は、短冊状のアルミ箔テープを用いて形成してもよい。

【0105】

また、導電層１４は、高透磁率材によって磁束の制御を行うためのものではないため、磁性を有しなくとも上記実施形態の作用効果は得られる。

【0106】

また、第一実施形態の測定装置１００は、測定部２０に電流センサ１０を外付けする構成であったが、電流センサ１０を測定部２０に内蔵し、又は、電流センサ１０を測定部２０に着脱可能とする測定ユニットによって構成されてもよい。

【0107】

なお、第二実施形態の電流センサ１０Ａでは磁気コア１１と巻線１２との間においてポロイダル方向Ｙの一部に一つの導電層１４が配置されたが、複数の導電層１４が部分的に配置される構成であってもよい。この場合であっても、第二実施形態と同様の作用効果が得られる。

【符号の説明】

【0108】

１０、１０Ａ、１０Ｂ 電流センサ
１１ 磁気コア
１２ 巻線
１４ 導電層
１４Ａ 一端部
１４Ｂ 他端部
１５ 絶縁層
１６ 遮断部
１７ 間隙
２０ 測定部
１００ 測定装置
Ｌｍ 測定対象
Ｉｍ 測定電流

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】