特開 2024-9713 電流検出装置

(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】P2024009713

(43)【公開日】2024-01-23

(54)【発明の名称】電流検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/18 20060101AFI20240116BHJP

【ＦＩ】

G01R15/18 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022111445

(22)【出願日】2022-07-11

(71)【出願人】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】596157780

【氏名又は名称】横河計測株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100169823

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 雄郎

(72)【発明者】

【氏名】南 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】石田 博之

(72)【発明者】

【氏名】坂本 和輝

(72)【発明者】

【氏名】吉原 智朗

【テーマコード（参考）】

2G025

【Ｆターム（参考）】

2G025AA00

2G025AB14

2G025AC01

(57)【要約】

【課題】被測定導体の位置に応じた電流測定値のばらつきを低減することができ、且つ、帰還コイルをシンプルな配線で接続することが可能な電流検出装置を提供する。
【解決手段】本開示に係る電流検出装置１０は、環状の磁気コア１３と、直列接続されている複数の第１コイルＬａを備える第１コイル群１４と、直列接続されている複数の第２コイルＬｂを備える第２コイル群１５と、検出部１２と、を備える。第１コイル群１４と第２コイル群１５とは、第１ノード２１と第２ノード２２との間で並列接続されており、複数の第１コイルＬａの個数と複数の第２コイルの個数Ｌｂは同じであり、複数の第１コイルＬａのうち第１ノード２１からの順番がｉ番目（ｉは整数）の第１コイルＬａと、複数の第２コイルＬｂのうち第１ノード２１からの順番がｉ番目の第２コイルＬｂとは、対向する位置に配置されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象の電流が流れる被測定導体の周囲を囲むように配置可能な環状の磁気コアと、
前記磁気コアを巻くように配置され直列接続されている複数の第１コイルを備える第１コイル群と、
前記磁気コアを巻くように配置され直列接続されている複数の第２コイルを備える第２コイル群と、
前記第１コイル群に流れる電流及び前記第２コイル群に流れる電流の双方の電流を検出する検出部と、
を備え、
前記第１コイル群と前記第２コイル群とは、第１ノードと第２ノードとの間で並列接続されており、
前記複数の第１コイルの個数と前記複数の第２コイルの個数は同じであり、
前記複数の第１コイルのうち前記第１ノードからの順番がｉ番目（ｉは整数）の第１コイルと、前記複数の第２コイルのうち前記第１ノードからの順番がｉ番目の第２コイルとは、対向する位置に配置されている、電流検出装置。

【請求項2】

請求項１に記載の電流検出装置において、
前記第１コイル群に流れる電流及び前記第２コイル群に流れる電流の双方の電流が流れる抵抗をさらに備え、
前記検出部は、前記抵抗の両端の電圧を検出する、電流検出装置。

【請求項3】

請求項１に記載の電流検出装置において、
前記磁気コアは、円環状の形状、断面が楕円形の環状の形状及び断面が多角形の環状の形状のいずれかの形状である、電流検出装置。

【請求項4】

請求項１に記載の電流検出装置において、
前記第１コイル群及び前記第２コイル群を収容するシールドをさらに備える、電流検出装置。

【請求項5】

請求項１に記載の電流検出装置において、
隣接する前記第１コイルの間及び隣接する前記第２コイルの間に設置された複数のスペーサをさらに備える、電流検出装置。

【請求項6】

請求項１に記載の電流検出装置において、
前記検出部は、前記第１コイル群に流れる電流と前記第２コイル群に流れる電流とを比較して、前記測定対象の電流の位置を推定する、電流検出装置。

【請求項7】

測定対象の電流が流れる被測定導体の周囲を囲むように配置可能な環状の磁気コアと、
前記磁気コアを巻くように配置され直列接続されている複数の第１コイルを備える第１コイル群と、
前記磁気コアを巻くように配置され直列接続されている複数の第２コイルを備える第２コイル群と、
前記第１コイル群に流れる電流が流れる第１抵抗と、
前記第２コイル群に流れる電流が流れる第２抵抗と、
前記第１抵抗の両端の電圧及び前記第２抵抗の両端の電圧を検出する検出部と、
を備え、
前記第１コイル群と前記第２コイル群とは、第１ノードと第２ノードとの間で並列接続されており、
前記複数の第１コイルの個数と前記複数の第２コイルの個数は同じであり、
前記複数の第１コイルのうち前記第１ノードからの順番がｉ番目（ｉは整数）の第１コイルと、前記複数の第２コイルのうち前記第１ノードからの順番がｉ番目の第２コイルとは、対向する位置に配置されている、電流検出装置。

【請求項8】

請求項７に記載の電流検出装置において、
前記検出部は、前記第１コイル群に流れる電流と前記第２コイル群に流れる電流とを比較して、前記測定対象の電流の位置を推定する、電流検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電流検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、測定対象の電流が流れる被測定導体の周囲を囲む環状の磁気コアと、磁気コアを巻くように配置された帰還コイルとを備える電流検出装置が知られている。

【0003】

このような電流検出装置は、被測定導体に電流が流れると磁気コアに磁束が発生し、この磁束を打ち消すように帰還コイルに電流が流れる。電流検出装置は、この帰還コイルに流れる電流を検出することによって、被測定導体に流れる電流を検出することができる。

【0004】

上述のような電流検出装置は、通常、磁気コアの中心を被測定導体が通っていることを想定しているが、被測定導体の位置が磁気コアの中心からずれる場合がある。被測定導体の位置が磁気コアの中心からずれると、被測定導体に流れている電流が同じであっても、ばらついた電流値を検出してしまう場合がある。

【0005】

例えば、磁気コアの一部のみに帰還コイルが配置されていると、被測定導体の位置が帰還コイルに近いときは電流値を大きく検出してしまい、被測定導体の位置が帰還コイルから遠いときは電流値を小さく検出してしまう。

【0006】

このような電流測定値のばらつきを改善するため、磁気コアの円周方向全体に亘って帰還コイルを均等に配置する構成が知られている。こうすると、被測定導体が中心からずれた場合、被測定導体が近づいた帰還コイルに発生する磁束は大きくなるが、それと対向した位置にある帰還コイルに発生する磁束は小さくなり、全体として平均化されるため、電流測定値のばらつきを低減することができる。

【0007】

しかしながら、磁気コアの円周方向全体に亘って帰還コイルを均等に配置しても、対向する位置に配置されている帰還コイルの負荷の大きさが異なると、被測定導体に流れる電流が高周波電流である場合は、負荷の影響が無視できなくなるため電流測定値がばらついてしまう。帰還コイルの負荷には、浮遊容量、直流抵抗、インダクタンスなどがある。

【0008】

これに対応するため、磁気コアの円周方向全体に亘って帰還コイルを均等に配置し、且つ、対向する位置に配置されている帰還コイルの負荷の大きさをできるだけ揃えた電流検出装置が知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１９－１２０２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

特許文献１に開示されている電流検出装置は、直列に接続された単位巻線（帰還コイル）が磁気コアの円周方向全体に亘って均等に配置されている。また、対向する位置に配置されている帰還コイルの負荷が同等になるように、電気回路的に同等の位置にある帰還コイル同士が対向した位置に配置されるように接続されている。

【0011】

特許文献１に開示されている電流検出装置は、全ての帰還コイルが直列に接続されているため、対向する位置に配置されている帰還コイルの負荷を同等にすることを実現するに際し、帰還コイルを接続する配線が複雑になっている。

【0012】

そこで、本開示は、被測定導体の位置に応じた電流測定値のばらつきを低減することができ、且つ、帰還コイルをシンプルな配線で接続することが可能な電流検出装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

幾つかの実施形態に係る電流検出装置は、測定対象の電流が流れる被測定導体の周囲を囲むように配置可能な環状の磁気コアと、前記磁気コアを巻くように配置され直列接続されている複数の第１コイルを備える第１コイル群と、前記磁気コアを巻くように配置され直列接続されている複数の第２コイルを備える第２コイル群と、前記第１コイル群に流れる電流及び前記第２コイル群に流れる電流の双方の電流を検出する検出部と、を備え、前記第１コイル群と前記第２コイル群とは、第１ノードと第２ノードとの間で並列接続されており、前記複数の第１コイルの個数と前記複数の第２コイルの個数は同じであり、前記複数の第１コイルのうち前記第１ノードからの順番がｉ番目（ｉは整数）の第１コイルと、前記複数の第２コイルのうち前記第１ノードからの順番がｉ番目の第２コイルとは、対向する位置に配置されている。このような電流検出装置によれば、被測定導体の位置に応じた電流測定値のばらつきを低減することができ、且つ、帰還コイルをシンプルな配線で接続することが可能である。

【0014】

一実施形態に係る電流検出装置において、前記第１コイル群に流れる電流及び前記第２コイル群に流れる電流の双方の電流が流れる抵抗をさらに備え、前記検出部は、前記抵抗の両端の電圧を検出してもよい。これにより、シンプルな構成で第１コイル群に流れる電流及び第２コイル群に流れる電流の双方の電流を検出することができる。

【0015】

一実施形態に係る電流検出装置において、前記磁気コアは、円環状の形状、断面が楕円形の環状の形状及び断面が多角形の環状の形状のいずれかの形状であってもよい。このように、磁気コアは、様々な形状とすることができる。

【0016】

一実施形態に係る電流検出装置において、前記第１コイル群及び前記第２コイル群を収容するシールドをさらに備えていてもよい。これにより、浮遊容量の値を安定させることができる。

【0017】

一実施形態に係る電流検出装置において、隣接する前記第１コイルの間及び隣接する前記第２コイルの間に設置された複数のスペーサをさらに備えていてもよい。これにより、隣接する第１コイルの間隔及び隣接する第２コイルの間隔を一定の距離に保つことができる。

【0018】

幾つかの実施形態に係る電流検出装置は、測定対象の電流が流れる被測定導体の周囲を囲むように配置可能な環状の磁気コアと、前記磁気コアを巻くように配置され直列接続されている複数の第１コイルを備える第１コイル群と、前記磁気コアを巻くように配置され直列接続されている複数の第２コイルを備える第２コイル群と、前記第１コイル群に流れる電流が流れる第１抵抗と、前記第２コイル群に流れる電流が流れる第２抵抗と、前記第１抵抗の両端の電圧及び前記第２抵抗の両端の電圧を検出する検出部と、を備え、前記第１コイル群と前記第２コイル群とは、第１ノードと第２ノードとの間で並列接続されており、前記複数の第１コイルの個数と前記複数の第２コイルの個数は同じであり、前記複数の第１コイルのうち前記第１ノードからの順番がｉ番目（ｉは整数）の第１コイルと、前記複数の第２コイルのうち前記第１ノードからの順番がｉ番目の第２コイルとは、対向する位置に配置されている。このような電流検出装置によれば、被測定導体の位置に応じた電流測定値のばらつきを低減することができ、且つ、帰還コイルをシンプルな配線で接続することが可能である。

【発明の効果】

【0019】

本開示によれば、被測定導体の位置に応じた電流測定値のばらつきを低減することができ、且つ、帰還コイルをシンプルな配線で接続することが可能な電流検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】一実施形態に係る電流検出装置の概略構成を示す図である。

【図2】一実施形態に係る電流検出装置の回路構成を示す図である。

【図3】図２に示す回路構成に浮遊容量が生じているようすを示す図である。

【図4】第１の変形例に係る電流検出装置の回路構成を示す図である。

【図5】第２の変形例に係る電流検出装置の回路構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本開示の一実施形態について、図面を参照して説明する。

【0022】

図１は、一実施形態に係る電流検出装置１０の概略構成を示す図である。電流検出装置１０は、抵抗１１と、検出部１２と、磁気コア１３と、複数の第１コイルＬａ１～Ｌａ４と、複数の第２コイルＬｂ１～Ｌｂ４とを備える。

【0023】

第１コイルＬａ１～Ｌａ４については、特に区別する必要がない場合、単に「第１コイルＬａ」と称して説明する場合がある。第２コイルＬｂ１～Ｌｂ４については、特に区別する必要がない場合、単に「第２コイルＬｂ」と称して説明する場合がある。

【0024】

電流検出装置１０は、被測定導体３０に流れる電流を検出する。被測定導体３０は、測定対象の電流が流れる直線状の導体である。図１に示す例においては、被測定導体３０には、Ｚ軸の正方向から負方向に向かって測定対象の電流が流れている。

【0025】

図２は、図１に示す電流検出装置１０の回路構成を示す図である。なお、図２においては、磁気コア１３の図示を省略している。図３は、図２に示す電流検出装置１０の回路構成において、第１コイルＬａ１～Ｌａ４に生じる浮遊容量及び第２コイルＬｂ１～Ｌｂ４に生じる浮遊容量も合わせて示した図である。

【0026】

図１～図３を参照して、電流検出装置１０の構成及び機能について説明する。

【0027】

磁気コア１３は、被測定導体３０の周囲を囲むように配置可能である。例えば、被測定導体３０を磁気コア１３の中心付近に通すと、磁気コア１３は、被測定導体３０の周囲を囲むことができる。

【0028】

図１に示す例においては、磁気コア１３は、円環状の形状である。しかしながら、磁気コア１３の形状は、円環状の形状に限定されず、他の環状の形状であってよい。例えば、磁気コア１３は、断面が楕円状の環状の形状、断面が多角形の環状の形状などであってよい。

【0029】

図１に示すように、第１コイルＬａ１～Ｌａ４は、それぞれ、磁気コア１３を巻くように配置されている。第１コイルＬａ１～Ｌａ４は、直列接続されている。以後、図２に示すように、第１コイルＬａ１～Ｌａ４が直列接続した構成を「第１コイル群１４」と称して説明する場合がある。第１コイルＬａ１～Ｌａ４は、帰還コイルとして機能する。

【0030】

なお、第１コイル群１４が４つの第１コイルＬａ１～Ｌａ４を含む構成を示しているが、第１コイル群１４が備える第１コイルＬａの個数は４個に限定されない。第１コイル群１４は、２～３個又は５個以上の第１コイルＬａを備えていてもよい。本実施形態においては、第１コイル群１４が４つの第１コイルＬａ１～Ｌａ４を含む構成である場合を例に挙げて説明する。

【0031】

図１に示すように、第２コイルＬｂ１～Ｌｂ４は、それぞれ、磁気コア１３を巻くように配置されている。第２コイルＬｂ１～Ｌｂ４は、直列接続されている。以後、図２に示すように、第２コイルＬｂ１～Ｌｂ４が直列接続した構成を「第２コイル群１５」と称して説明する場合がある。第２コイルＬｂ１～Ｌｂ４は、帰還コイルとして機能する。

【0032】

なお、第２コイル群１５が４つの第２コイルＬｂ１～Ｌｂ４を含む構成を示しているが、第２コイル群１５が備える第２コイルＬｂの個数は４個に限定されない。第２コイル群１５は、２～３個又は５個以上の第２コイルＬｂを備えていてもよい。本実施形態においては、第２コイル群１５が４つの第２コイルＬｂ１～Ｌｂ４を含む構成である場合を例に挙げて説明する。

【0033】

図１及び図２に示すように、第１コイル群１４と第２コイル群１５とは、第１ノード２１と第２ノード２２との間で並列接続されている。また、第１コイル群１４が備える第１コイルＬａの個数と第２コイル群１５が備える第２コイルＬｂの個数とは同じである。本実施形態においては、第１コイル群１４は４個の第１コイルＬａ１～Ｌａ４を備え、第２コイル群１５は４個の第２コイルＬｂ１～Ｌｂ４を備える。

【0034】

図１に示すように、第１コイルＬａ１～Ｌａ４及び第２コイルＬｂ１～Ｌｂ４は、磁気コア１３に沿って等間隔に配置されている。本実施形態においては、第１コイルＬａ１～Ｌａ４及び第２コイルＬｂ１～Ｌｂ４が合わせて８個であるため、第１コイルＬａ１～Ｌａ４及び第２コイルＬｂ１～Ｌｂ４は、磁気コア１３に沿って４５度ごとに配置されている。

【0035】

図１に示すように、第１コイル群１４の第１コイルＬａ１～Ｌａ４のうち第１ノード２１からの順番がｉ番目（ｉは整数）の第１コイルＬａと、第２コイル群１５の第２コイルＬｂ１～Ｌｂ４のうち第１ノード２１からの順番がｉ番目の第２コイルＬｂとは、対向する位置に配置されている。

【0036】

例えば、第１コイルＬａ１は、第１ノード２１からの順番が１番目である。第２コイルＬｂ１は、第１ノード２１からの順番が１番目である。図１を参照すると、第１コイルＬａ１と第２コイルＬｂ１とは対向する位置に配置されている。対向する位置に配置されるとは、磁気コア１３に沿って１８０度の位置に配置されるということを意味する。

【0037】

また、第１コイルＬａ２は、第１ノード２１からの順番が２番目である。第２コイルＬｂ２は、第１ノード２１からの順番が２番目である。図１を参照すると、第１コイルＬａ２と第２コイルＬｂ２とは対向する位置に配置されている。第１コイルＬａ３及び第２コイルＬｂ３も、同様に対向する位置に配置されている。第１コイルＬａ４及び第２コイルＬｂ４も、同様に対向する位置に配置されている。

【0038】

また、第１コイル群１４の第１コイルＬａ１～Ｌａ４のうち第１ノード２１からの順番がｉ番目の第１コイルＬａと、第２コイル群１５の第２コイルＬｂ１～Ｌｂ４のうち第１ノード２１からの順番がｉ番目の第２コイルＬｂとは、インダクタの特性が等しい。

【0039】

例えば、第１コイルＬａ１は、第１ノード２１からの順番が１番目である。第２コイルＬｂ１は、第１ノード２１からの順番が１番目である。したがって、第１コイルＬａ１及び第２コイルＬｂ１は、インダクタの特性が等しい。同様に、第１コイルＬａ２及び第２コイルＬｂ２は、インダクタの特性が等しい。また、第１コイルＬａ３及び第２コイルＬｂ３は、インダクタの特性が等しい。また、第１コイルＬａ４及び第２コイルＬｂ４は、インダクタの特性が等しい。

【0040】

好適には、第１コイルＬａ１～Ｌａ４及び第２コイルＬｂ１～Ｌｂ４は、全てインダクタの特性が等しくてよい。

【0041】

このような配置とすることで、電気的な負荷の見え方が等しい第１コイルＬａと第２コイルＬｂ４とを、対向する位置に配置することができる。電気的な負荷の見え方が等しいことについて、図３を参照して説明する。

【0042】

図３は、第１コイルＬａ１～Ｌａ４に生じる浮遊容量及び第２コイルＬｂ１～Ｌｂ４に生じる浮遊容量も合わせて示した図である。図３において、浮遊容量Ｃｐ１は、第１コイルＬａ１～Ｌａ４又は第２コイルＬｂ１～Ｌｂ４とグランドとの間に生じる浮遊容量である。また、浮遊容量Ｃｐ２は、第１コイルＬａ１～Ｌａ４及び第２コイルＬｂ１～Ｌｂ４のそれぞれにおいて、端子間に生じる浮遊容量である。

【0043】

図３を参照すると、第１コイル群１４の第１コイルＬａ１～Ｌａ４のうち第１ノード２１からの順番がｉ番目の第１コイルＬａと、第２コイル群１５の第２コイルＬｂ１～Ｌｂ４のうち第１ノード２１からの順番がｉ番目の第２コイルＬｂとは、浮遊容量Ｃｐ１及び浮遊容量Ｃｐ２を考慮しても、電気的な負荷の見え方が等しい。

【0044】

例えば、第１コイルＬａ１は、第１ノード２１からの順番が１番目である。第２コイルＬｂ１は、第１ノード２１からの順番が１番目である。図３を参照すると、第１コイルＬａ１から見る電気的な負荷の見え方と、第２コイルＬｂ１から見る電気的な負荷の見え方は等しい。

【0045】

同様に、第１コイルＬａ２から見る電気的な負荷の見え方と、第２コイルＬｂ２から見る電気的な負荷の見え方は等しい。また、第１コイルＬａ３から見る電気的な負荷の見え方と、第２コイルＬｂ３から見る電気的な負荷の見え方は等しい。また、第１コイルＬａ４から見る電気的な負荷の見え方と、第２コイルＬｂ４から見る電気的な負荷の見え方は等しい。

【0046】

このように、電流検出装置１０は、浮遊容量を考慮しても電気的な負荷の見え方が等しい第１コイルＬａと第２コイルＬｂとが対向する位置に配置されている。これにより、電流検出装置１は、被測定導体３０に流れている電流が高周波の電流であっても、被測定導体３０の位置が磁気コア１３の中心からずれた場合に、小さいばらつきで被測定導体３０に流れる電流を検出することができる。

【0047】

抵抗１１は、第１ノード２１と第２ノード２２の間に接続されている。抵抗１１には、第１コイル群１４に流れる電流と第２コイル群１５に流れる電流との双方の電流が流れる。

【0048】

被測定導体３０に電流が流れると、被測定導体３０の周囲に磁界が発生する。被測定導体３０の周囲に磁界が発生すると、磁気コア１３の内部に磁束が発生する。

【0049】

磁気コア１３の内部に磁束が発生すると、当該磁束を打ち消すように、第１コイル群１４及び第２コイル群１５に電流が流れる。第１コイル群１４及び第２コイル群１５に流れる電流は、抵抗１１に流れる。

【0050】

第１コイル群１４及び第２コイル群１５に流れる電流は、磁気コア１３の内部に発生する磁束に比例する。また、磁気コア１３の内部に発生する磁束は、被測定導体３０に流れる電流に比例する。したがって、抵抗１１に流れる電流は、被測定導体３０に流れる電流に比例する。

【0051】

被測定導体３０が磁気コア１３の中心にある場合、第１コイル群１４に流れる電流と第２コイル群１５に流れる電流は等しい。

【0052】

被測定導体３０の位置が磁気コア１３の中心からずれている場合について考える。例えば、被測定導体３０が第１コイルＬａ２の方に近づいているとする。この場合、第１コイル群１４に流れる電流は大きくなり、第２コイル群１５に流れる電流は小さくなる。抵抗１１には、第１コイル群１４に流れる電流と第２コイル群１５に流れる電流との双方の電流が流れるため、電流の大きくなった分と小さくなった分とが相殺し、被測定導体３０が磁気コア１３の中心にある場合とほぼ同等の電流が抵抗１１に流れる。

【0053】

検出部１２は、抵抗１１の両端の電圧を検出する。抵抗１１の両端の電圧は抵抗１１に流れる電流に比例するため、検出部１２は、抵抗１１の両端の電圧を検出することで、被測定導体３０に流れる電流を検出することができる。

【0054】

検出部１２は、少なくとも電圧センサを備える。検出部１２は、電圧を増幅する増幅器をさらに備えていてもよい。検出部１２は、アナログ信号として検出した電圧をデジタル信号に変換するＡＤコンバータをさらに備えてもよい。この場合、検出部１２は、抵抗１１の両端の電圧をデジタル信号として検出する。

【0055】

電流検出装置１０は、第１コイル群１４及び第２コイル群１５を収容するシールドをさらに備えていてもよい。シールドは、例えば、導電性を有する箱形の形状であってよい。シールドをグランドに接続することにより、図３に示す浮遊容量Ｃｐ１の値を安定させることができる。

【0056】

電流検出装置１０は、隣接する第１コイルＬａの間及び隣接する第２コイルＬｂの間に設置された複数のスペーサをさらに備えていてもよい。スペーサを設置することにより、隣接する第１コイルＬａの間隔及び隣接する第２コイルＬｂの間隔を一定の距離に保つことができる。

【0057】

このように、電流検出装置１０は、第１コイルＬａ１～Ｌａ４及び第２コイルＬｂ１～Ｌｂ４が磁気コア１３に沿って均等に配置されているため、被測定導体３０の位置が中心からずれても電流測定値のばらつきを低減することができる。また、電流検出装置１０は、電気的な負荷の見え方が等しい第１コイルＬａと第２コイルＬｂとが対向する位置に配置されているため、被測定導体３０に高周波の電流が流れている場合であっても、電流測定値のばらつきを低減することができる。

【0058】

また、電流検出装置１０は、第１コイル群１４と第２コイル群１５とが並列接続される構成となっているため、電気的な負荷の見え方が等しい第１コイルＬａと第２コイルＬｂとが対向する位置に配置されるような構成としても、シンプルな配線で第１コイルＬａ１～Ｌａ４及び第２コイルＬｂ１～Ｌｂ４を接続することができる。

【0059】

（残留磁束低減の効果）
本実施形態に係る電流検出装置１０は、磁気コア１３内に発生する残留磁束を低減することができるという効果も有する。以下、残留磁束を低減することができる効果について説明する。

【0060】

最初に、残留磁束を発生させてしまう構成として、磁気コア１３に沿ってコイルが均等に配置されており、均等に配置されているコイルが全て直列接続されている構成の場合を考える。

【0061】

このような構成であっても、被測定導体３０が磁気コア１３の中心に位置していれば、被測定導体３０に流れる電流によって磁気コア１３に生じる磁束を、均等に配置されているコイルに電流が流れることによって打ち消すことができる。

【0062】

被測定導体３０が磁気コア１３の中心からずれている場合、被測定導体３０が近づいた磁気コア１３の位置には強い磁束が発生し、被測定導体３０が遠ざかった磁気コア１３の位置には弱い磁束が発生する。

【0063】

このとき、磁気コア１３に沿って均等に配置されているコイルには、磁気コア１３に生じる磁束を打ち消すように電流が流れるが、全てのコイルが直列接続されているため、これらのコイルは平均的な磁界を発生させる。すなわち、磁気コア１３に沿って均等に配置されているコイルが発生させる磁界は、被測定導体３０が近づいた磁気コア１３の位置においては、磁束を打ち消すには弱すぎる磁界であり、被測定導体３０が遠ざかった磁気コア１３の位置においては、磁束を打ち消すには強すぎる磁界である。

【0064】

その結果、被測定導体３０が近づいた磁気コア１３の位置と、被測定導体３０が遠ざかった磁気コア１３の位置との双方で、残留磁束が発生してしまう。

【0065】

また、残留磁束が大きいと、磁気コア１３が磁気飽和に達してしまい、被測定導体３０に流れる電流の検出感度が低下してしまう場合がある。磁気飽和に達することを防ぐため、磁気コア１３を大型化することも考えられるが、そうすると磁気コア１３のコストが高くなってしまう。

【0066】

一方、本実施形態に係る電流検出装置１０は、第１コイル群１４と第２コイル群１５とが並列接続されている構成である。この場合、例えば、被測定導体３０が第１コイル群１４の方に近づくと、第１コイル群１４が配置されている位置において磁気コア１３に生じる磁束は強くなるが、第１コイル群１４には、この強い磁束を打ち消すための大きい電流が流れる。また、第２コイル群１５が配置されている位置において磁気コア１３に生じる磁束は弱くなるが、第２コイル群１５には、この弱い磁束を打ち消すための小さい電流が流れる。

【0067】

このように、電流検出装置１０は、第１コイル群１４と第２コイル群１５とで、異なる大きさの電流を独立して流すことができるため、残留磁束を低減することができる。

【0068】

また、残留磁束を低減することができるため、電流検出装置１０は、磁気飽和を防ぐために磁気コア１３を大型化する必要がない。そのため、電流検出装置１０は、磁気コア１３を低コスト化することができる。

【0069】

以上のような一実施形態に係る電流検出装置１０によれば、被測定導体３０の位置に応じた電流測定値のばらつきを低減することができ、且つ、第１コイルＬａ及び第２コイルＬｂをシンプルな配線で接続することできる。より具体的には、電流検出装置１０は、第１コイル群１４と第２コイル群１５とを備え、第１コイル群１４の複数の第１コイルＬａのうち第１ノード２１からの順番がｉ番目の第１コイルＬａと、第２コイル群１５の複数の第２コイルＬｂのうち第１ノード２１からの順番がｉ番目の第２コイルＬｂとが、対向する位置に配置されているため、被測定導体３０の位置に応じた電流測定値のばらつきを低減することができる。また、第１コイル群１４と第２コイル群１５とが、第１ノード２１と第２ノード２２との間で並列接続されているため、第１コイルＬａ及び第２コイルＬｂをシンプルな配線で接続することできる。

【0070】

（第１の変形例）
図１に示す電流検出装置１０は、第１ノード２１と第２ノード２２との間に抵抗１１を備えるが、抵抗１１の位置及び個数はこれに限らない。図４に、抵抗１１の位置及び個数を変えた第１の変形例に係る電流検出装置１０ａを示す。

【0071】

第１の変形例に係る電流検出装置１０ａについては、図１に示した電流検出装置１０との相違点について主に説明し、図１に示した電流検出装置１０と共通及び類似する点については説明を省略する。

【0072】

第１の変形例に係る電流検出装置１０ａは、第１コイル群１４において、第１コイルＬａ２と第１コイルＬａ３との間に、第１抵抗１６ａを備える。また、第１の変形例に係る電流検出装置１０ａは、第２コイル群１５において、第２コイルＬｂ２と第２コイルＬｂ３との間に、第２抵抗１６ｂを備える。

【0073】

なお、第１抵抗１６ａが第１コイルＬａ２と第１コイルＬａ３との間に接続されているのは一例であり、第１抵抗１６ａは、他の隣接する第１コイルＬａの間に接続されていてもよい。また、第２抵抗１６ｂが第２コイルＬｂ２と第２コイルＬｂ３との間に接続されているのは一例であり、第２抵抗１６ｂは、他の隣接する第２コイルＬｂの間に接続されていてもよい。

【0074】

第１抵抗１６ａと第２抵抗１６ｂとは、同じ抵抗値であってもよいし、異なる抵抗値であってもよい。第１抵抗１６ａと第２抵抗１６ｂとは、異なる抵抗値としてもよいため、それぞれ最適な抵抗値に調整することができる。

【0075】

第１抵抗１６ａには、第１コイル群１４に流れる電流が流れる。第２抵抗１６ｂには、第２コイル群１５に流れる電流が流れる。

【0076】

検出部１２は、第１抵抗１６ａの両端の電圧及び第２抵抗１６ｂの両端の電圧を検出する。検出部１２は、第１抵抗１６ａの両端の電圧及び第２抵抗１６ｂの両端の電圧を加算した値に基づいて、被測定導体３０に流れる電流を検出することができる。

【0077】

また、検出部１２は、第１抵抗１６ａの両端の電圧に基づいて、第１コイル群１４に流れる電流を検出することができる。検出部１２は、第２抵抗１６ｂの両端の電圧に基づいて、第２コイル群１５に流れる電流を検出することができる。検出部１２は、第１コイル群１４に流れる電流と、第２コイル群１５に流れる電流とを比較することによって、被測定導体３０の位置を推定することができる。例えば、被測定導体３０が中心にあるときは、第１コイル群１４と第２コイル群１５とに均等に電流が流れる。また、例えば、被測定導体３０が第１コイル群１４に近いときは、第１コイル群１４に大きい電流が流れ、第２コイル群１５に小さい電流が流れる。また、例えば、被測定導体３０が第２コイル群１５に近いときは、第２コイル群１５に大きい電流が流れ、第１コイル群１４に小さい電流が流れる。このように、検出部１２は、第１コイル群１４に流れる電流と、第２コイル群１５に流れる電流とを比較することによって、被測定導体３０の位置を推定することができる。

【0078】

例えば、第１コイル群１４に流れる電流と第２コイル群１５に流れる電流とが同等の電流である場合、検出部１２は、被測定導体３０が磁気コア１３の中心付近に位置すると推定する。また、第１コイル群１４に流れる電流が第２コイル群１５に流れる電流より大きい場合、検出部１２は、被測定導体３０が第１コイル群１４に近づいていると推定する。また、第２コイル群１５に流れる電流が第１コイル群１４に流れる電流より大きい場合、検出部１２は、被測定導体３０が第２コイル群１５に近づいていると推定する。

【0079】

（第２の変形例）
図５に、抵抗１１の位置を変えた第２の変形例に係る電流検出装置１０ｂを示す。第２の変形例に係る電流検出装置１０ｂについては、図１に示した電流検出装置１０との相違点について主に説明し、図１に示した電流検出装置１０と共通及び類似する点については説明を省略する。

【0080】

第２の変形例に係る電流検出装置１０ｂは、第１コイルＬａ２と第２コイルＬｂ２とを接続したノードと、第１コイルＬａ３と第２コイルＬｂ３とを接続したノードとの間に、抵抗１７を備える。

【0081】

なお、なお、図５に示した抵抗１７の位置は一例であり、抵抗１７は、第１コイルＬａ１と第２コイルＬｂ１とを接続したノードと、第１コイルＬａ２と第２コイルＬｂ２とを接続したノードとの間に位置してもよいし、第１コイルＬａ３と第２コイルＬｂ３とを接続したノードと、第１コイルＬａ４と第２コイルＬｂ４とを接続したノードとの間に位置してもよい。

【0082】

検出部１２は、抵抗１７の両端の電圧を検出する。検出部１２は、抵抗１７の両端の電圧を検出することで、被測定導体３０に流れる電流を検出することができる。

【0083】

このように、第２の変形例に係る電流検出装置１０ｂは、図１に示した電流検出装置１０とは異なる位置に抵抗１７を備えているが、図１に示した電流検出装置１０と同様に、被測定導体３０に流れる電流を検出することができる。

【0084】

本開示は、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態で実現できることは当業者にとって明白である。従って、先の記述は例示的であり、これに限定されない。開示の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含される。

【0085】

例えば、上述した各構成部の配置及び個数等は、上記の説明及び図面における図示の内容に限定されない。各構成部の配置及び個数等は、その機能を実現できるのであれば、任意に構成されてもよい。

【0086】

例えば、上述した実施形態において、検出部１２が、抵抗１１の両端の電圧を検出することによって、第１コイル群１４に流れる電流と第２コイル群１５に流れる電流との双方の電流を検出する場合を示したが、検出部１２が、第１コイル群１４に流れる電流と第２コイル群１５に流れる電流との双方の電流を検出する手段はこれに限定されない。検出部１２は、任意の電流センサを用いて、第１コイル群１４に流れる電流と第２コイル群１５に流れる電流との双方の電流を検出してよい。例えば、検出部１２は、非接触の電流センサを用いて、第１コイル群１４に流れる電流と第２コイル群１５に流れる電流との双方の電流を検出してもよい。

【0087】

例えば、上述した実施形態において、第１コイル群１４と第２コイル群１５とが並列に接続されている構成を示したが、並列に接続されるコイル群は２つに限定されない。３つ以上のコイル群が並列に接続されてもよい。

【符号の説明】

【0088】

１０、１０ａ、１０ｂ 電流検出装置
１１ 抵抗
１２ 検出部
１３ 磁気コア
１４ 第１コイル群
１５ 第２コイル群
１６ａ 第１抵抗
１６ｂ 第２抵抗
１７ 抵抗
２１ 第１ノード
２２ 第２ノード
３０ 被測定導体
Ｌａ１～Ｌａ４ 第１コイル
Ｌｂ１～Ｌｂ４ 第２コイル
Ｃｐ１ 浮遊容量
Ｃｐ２ 浮遊容量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】