特許 7221150 電流センサ

(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】

(24)【登録日】2023-02-03

(45)【発行日】2023-02-13

(54)【発明の名称】電流センサ

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/18 20060101AFI20230206BHJP

   G01R 15/20 20060101ALI20230206BHJP

【ＦＩ】

G01R15/18 C

G01R15/20 C

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2019116021

(22)【出願日】2019-06-24

(65)【公開番号】P2020016643

(43)【公開日】2020-01-30

【審査請求日】2022-04-26

(31)【優先権主張番号】P 2018133852

(32)【優先日】2018-07-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】増田 秀和

(72)【発明者】

【氏名】横田 修

【審査官】島▲崎▼ 純一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－２０６５９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２９６３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５３６７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２２８６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－６８１９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－８４６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第６７５０６４４（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】中国特許出願公開第１０５３５３２００（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０３６１６５５０（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ １５／１８

Ｇ０１Ｒ １５／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検出導体が挿通される磁気コア、当該磁気コアに配設された磁電変換部、前記磁気コアに巻回された帰還巻線、検出電流が前記検出導体に流れることによって前記磁気コア内に生じる磁束を打ち消す負帰還電流を前記磁電変換部から出力される電圧に基づいて生成して前記帰還巻線の一端に供給する電圧電流変換回路、および出力端子を備えている電流センサであって、
前記帰還巻線の他端から出力される前記負帰還電流を第１検出抵抗を用いて電圧に変換することにより、前記検出電流を第１検出レートで第１検出電圧に変換して出力する１または２以上の第１電圧変換部、および前記負帰還電流を第２検出抵抗を用いて電圧に変換すると共に当該電圧を増幅器で増幅することにより、前記検出電流を前記第１検出レートよりも大きな第２検出レートで第２検出電圧に変換して出力する１または２以上の第２電圧変換部を有し、
前記１または２以上の第１電圧変換部および前記１または２以上の第２電圧変換部のうちの任意の１つの要素が前記他端と前記出力端子との間に接続される接続状態に切り替える切替部を備えている電流センサ。

【請求項2】

前記第１検出抵抗および前記第２検出抵抗のうちの前記任意の１つの要素に含まれる検出抵抗の抵抗値は、前記帰還巻線の前記他端から当該任意の１つの要素までの線路の特性インピーダンスに規定されている請求項１記載の電流センサ。

【請求項3】

前記磁気コア、前記磁電変換部および前記帰還巻線が収納されたセンサユニットと、
前記電圧電流変換回路および伝送路が収納された中継ユニットと、
前記切替部、前記第１電圧変換部、前記第２電圧変換部および前記出力端子が収納された終端ユニットと、
第１接続ケーブルと、
第２接続ケーブルとを備え、
前記センサユニットと前記中継ユニットとが前記第１接続ケーブルを介して接続されると共に、前記電圧電流変換回路が当該第１接続ケーブルを構成する配線を介して前記磁電変換部と前記帰還巻線の前記一端との間に接続され、かつ前記伝送路の一端が当該第１接続ケーブルを構成する他の配線を介して前記帰還巻線の前記他端に接続され、
前記中継ユニットと前記終端ユニットとが前記第２接続ケーブルを介して接続されると共に、前記切替部が、当該第２接続ケーブルを構成する配線を介して接続された前記伝送路の他端と前記出力端子との間に前記任意の１つの要素が接続される接続状態に切り替える請求項１または２記載の電流センサ。

【請求項4】

検出導体が挿通される磁気コア、当該磁気コアに配設された磁電変換部、前記磁気コアに巻回された帰還巻線、検出電流が前記検出導体に流れることによって前記磁気コア内に生じる磁束を打ち消す負帰還電流を前記磁電変換部から出力される電圧に基づいて生成して前記帰還巻線の一端に供給する電圧電流変換回路、および出力端子を備えている電流センサであって、
供給された電流を電圧に変換する第１検出抵抗、供給された電流を電圧に変換する第２検出抵抗、当該第２検出電圧で変換された電圧を増幅して出力する増幅器、伝送路および切替部を有し、
前記切替部は、前記帰還巻線の他端から出力される前記負帰還電流を、前記第２検出抵抗と前記増幅器とで構成される電流電圧変換回路および前記伝送路のうちの任意の一方の要素に切り替えて供給すると共に、当該一方の要素から出力される信号を前記第１検出抵抗に供給し、
前記切替部が前記一方の要素として前記伝送路に切り替えた切替状態では、前記第１検出抵抗が、前記負帰還電流を電圧に変換することにより、前記検出電流を第１検出レートで第１検出電圧に変換して前記出力端子に出力し、
前記切替部が前記一方の要素として前記電流電圧変換回路に切り替えた切替状態では、当該電流電圧変換回路および前記第１検出抵抗が、前記負帰還電流を電圧に変換して増幅することにより、前記検出電流を前記第１検出レートよりも大きな第２検出レートで第２検出電圧に変換して前記出力端子に出力する電流センサ。

【請求項5】

前記第１検出抵抗の抵抗値は、前記切替部が前記一方の要素として前記伝送路に切り替えた切替状態における前記帰還巻線の前記他端から当該第１検出抵抗までの線路の特性インピーダンスに規定されている請求項４記載の電流センサ。

【請求項6】

前記第２検出抵抗の抵抗値は、前記切替部が前記一方の要素として前記電流電圧変換回路に切り替えた切替状態における前記帰還巻線の前記他端から当該電流電圧変換回路までの線路の特性インピーダンスに規定されている請求項４記載の電流センサ。

【請求項7】

前記第１検出抵抗の抵抗値は、前記電流電圧変換回路から当該第１検出抵抗までの線路の特性インピーダンスに規定されている請求項６記載の電流センサ。

【請求項8】

前記磁気コア、前記磁電変換部および前記帰還巻線が収納されたセンサユニットと、
前記電圧電流変換回路、前記伝送路、前記電流電圧変換回路および前記切替部が収納された中継ユニットと、
前記第１検出抵抗および前記出力端子が収納された終端ユニットと、
第１接続ケーブルと、
第２接続ケーブルとを備え、
前記センサユニットと前記中継ユニットとが前記第１接続ケーブルを介して接続されると共に、前記電圧電流変換回路が当該第１接続ケーブルを構成する配線を介して前記磁電変換部と前記帰還巻線の前記一端との間に接続され、かつ前記切替部が当該第１接続ケーブルを構成する他の配線を介して前記帰還巻線の前記他端に接続され、
前記中継ユニットと前記終端ユニットとが前記第２接続ケーブルを介して接続されると共に、前記切替部が、前記第１接続ケーブルを構成する前記他の配線を介して接続された前記帰還巻線の前記他端と前記第２接続ケーブルを構成する配線を介して接続された前記第１検出抵抗との間に前記一方の要素が接続される接続状態に切り替える請求項４から７のいずれかに記載の電流センサ。

【請求項9】

検出導体が挿通される磁気コア、当該磁気コアに配設された磁電変換部、前記磁気コアに巻回された帰還巻線、検出電流が前記検出導体に流れることによって前記磁気コア内に生じる磁束を打ち消す負帰還電流を前記磁電変換部から出力される電圧に基づいて生成して前記帰還巻線の一端に供給する電圧電流変換回路、および出力端子を備えている電流センサであって、
供給された電流を電圧に変換する第１検出抵抗、供給された電流を電圧に変換する第２検出抵抗、当該第２検出電圧で変換された電圧を増幅して出力する増幅器、供給された電流を電圧に変換する第３検出抵抗、伝送路、第１切替部および第２切替部を有し、
前記第１切替部は、前記帰還巻線の他端から出力される前記負帰還電流を、前記第２検出抵抗と前記増幅器とで構成される電流電圧変換回路および前記伝送路のうちの任意の一方の第１要素に切り替えて供給すると共に、当該一方の第１要素から出力される信号を前記第２切替部に供給し、
前記第２切替部は、前記第１切替部から供給される前記信号を、前記第１検出抵抗および前記第３検出抵抗のうちの任意の一方の第２要素に切り替えて供給すると共に、当該一方の第２要素から出力される信号を前記出力端子に出力し、
前記第１切替部が前記一方の第１要素として前記伝送路に切り替えた切替状態、かつ前記第２切替部が前記一方の第２要素として前記第１検出抵抗に切り替えた切替状態では、当該第１検出抵抗が、前記負帰還電流を電圧に変換することにより、前記検出電流を第１検出レートで第１検出電圧に変換して前記出力端子に出力し、
前記第１切替部が前記一方の第１要素として前記電流電圧変換回路に切り替えた切替状態、かつ前記第２切替部が前記一方の第２要素として前記第１検出抵抗に切り替えた切替状態では、当該電流電圧変換回路および当該第１検出抵抗が、前記負帰還電流を電圧に変換して増幅することにより、前記検出電流を前記第１検出レートよりも大きな第２検出レートで第２検出電圧に変換して前記出力端子に出力し、
前記第１切替部が前記一方の第１要素として前記伝送路に切り替えた切替状態、かつ前記第２切替部が前記一方の第２要素として前記第３検出抵抗に切り替えた切替状態では、当該第３検出抵抗が、前記負帰還電流を電圧に変換することにより、前記検出電流を前記第１検出レートよりも小さな第３検出レートで第３検出電圧に変換して前記出力端子に出力する電流センサ。

【請求項10】

前記第１検出抵抗の抵抗値は、前記第１切替部が前記一方の第１要素として前記伝送路に切り替えた切替状態、かつ前記第２切替部が前記一方の第２要素として当該第１検出抵抗に切り替えた切替状態における前記帰還巻線の前記他端から当該第１検出抵抗までの線路の特性インピーダンスに規定されている請求項９記載の電流センサ。

【請求項11】

前記第２検出抵抗の抵抗値は、前記第１切替部が前記一方の第１要素として前記電流電圧変換回路に切り替えた切替状態、かつ前記第２切替部が前記一方の第２要素として前記第１検出抵抗に切り替えた切替状態における前記帰還巻線の前記他端から当該電流電圧変換回路までの線路の特性インピーダンスに規定されている請求項９記載の電流センサ。

【請求項12】

前記第１検出抵抗の抵抗値は、前記電流電圧変換回路から当該第１検出抵抗までの線路の特性インピーダンスに規定されている請求項１１記載の電流センサ。

【請求項13】

前記第３検出抵抗の抵抗値は、前記第１切替部が前記一方の第１要素として前記伝送路に切り替えた切替状態、かつ前記第２切替部が前記一方の第２要素として当該第３検出抵抗に切り替えた切替状態における前記帰還巻線の前記他端から当該第３検出抵抗までの線路の特性インピーダンスに規定されている請求項９記載の電流センサ。

【請求項14】

前記磁気コア、前記磁電変換部および前記帰還巻線が収納されたセンサユニットと、
前記電圧電流変換回路、前記伝送路、前記電流電圧変換回路および前記第１切替部が収納された中継ユニットと、
前記第１検出抵抗、前記第３検出抵抗、前記第２切替部および前記出力端子が収納された終端ユニットと、
第１接続ケーブルと、
第２接続ケーブルとを備え、
前記センサユニットと前記中継ユニットとが前記第１接続ケーブルを介して接続されると共に、前記電圧電流変換回路が当該第１接続ケーブルを構成する配線を介して前記磁電変換部と前記帰還巻線の前記一端との間に接続され、かつ前記第１切替部が当該第１接続ケーブルを構成する他の配線を介して前記帰還巻線の前記他端に接続され、
前記中継ユニットと前記終端ユニットとが前記第２接続ケーブルを介して接続され、
前記第１切替部は、前記第１接続ケーブルを構成する前記他の配線を介して接続された前記帰還巻線の前記他端と前記第２接続ケーブルを構成する配線を介して接続された前記第２切替部との間に前記一方の第１要素が接続される接続状態に切り替え、
前記第２切替部は、前記第２接続ケーブルを構成する前記配線と前記出力端子との間に前記一方の第２要素が接続される接続状態に切り替える請求項９から１３のいずれかに記載の電流センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ゼロフラックス法により検出導体に流れる検出電流を検出する電流センサ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、下記特許文献１において、検出導体（被測定電線）に流れる検出電流（測定電流）をゼロフラックス方式（コア、磁電変換部（ホール素子やフラックスゲート素子など）、帰還巻線（負帰還コイル）、電圧電流変換回路、負帰還電流を電圧に変換して出力する検出抵抗回路、および検出抵抗回路から出力される電圧を増幅して出力電圧として出力する増幅回路を備えた方式）で検出する電流センサであって、検出抵抗回路を構成する検出抵抗と増幅回路を構成する演算増幅器の入力抵抗との組み合わせを切り替えることで、検出レート（測定電流を出力電圧に変換する際の変換レート）を切り替え得る電流センサが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－２１５０６５号公報（第５－８頁、第１図）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、上記した従来の電流センサには、以下のような改善すべき課題が存在している。すなわち、従来の電流センサでは、いずれの検出レートにおいても、検出抵抗で検出された検出電圧はすべて増幅回路を構成する演算増幅器で増幅されて出力電圧として出力される構成のため、この電流センサには、すべての検出レートにおいて出力される出力電圧は増幅回路を構成する演算増幅器自体で発生するノイズの影響を受けるという課題が存在している。

【0005】

本発明は、かかる課題を改善すべくなされたものであり、検出レートを切り替え可能としつつ、増幅器で発生するノイズの影響を軽減し得る電流センサを提供することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成すべく請求項１記載の電流センサは、検出導体が挿通される磁気コア、当該磁気コアに配設された磁電変換部、前記磁気コアに巻回された帰還巻線、検出電流が前記検出導体に流れることによって前記磁気コア内に生じる磁束を打ち消す負帰還電流を前記磁電変換部から出力される電圧に基づいて生成して前記帰還巻線の一端に供給する電圧電流変換回路、および出力端子を備えている電流センサであって、前記帰還巻線の他端から出力される前記負帰還電流を第１検出抵抗を用いて電圧に変換することにより、前記検出電流を第１検出レートで第１検出電圧に変換して出力する１または２以上の第１電圧変換部、および前記負帰還電流を第２検出抵抗を用いて電圧に変換すると共に当該電圧を増幅器で増幅することにより、前記検出電流を前記第１検出レートよりも大きな第２検出レートで第２検出電圧に変換して出力する１または２以上の第２電圧変換部を有し、前記１または２以上の第１電圧変換部および前記１または２以上の第２電圧変換部のうちの任意の１つの要素が前記他端と前記出力端子との間に接続される接続状態に切り替える切替部を備えている。

【0007】

また、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、前記第１検出抵抗および前記第２検出抵抗のうちの前記任意の１つの要素に含まれる検出抵抗の抵抗値は、前記帰還巻線の前記他端から当該任意の１つの要素までの線路の特性インピーダンスに規定されている。

【0008】

また、請求項３記載の電流センサは、請求項１または２記載の電流センサにおいて、前記磁気コア、前記磁電変換部および前記帰還巻線が収納されたセンサユニットと、前記電圧電流変換回路および伝送路が収納された中継ユニットと、前記切替部、前記第１電圧変換部、前記第２電圧変換部および前記出力端子が収納された終端ユニットと、第１接続ケーブルと、第２接続ケーブルとを備え、前記センサユニットと前記中継ユニットとが前記第１接続ケーブルを介して接続されると共に、前記電圧電流変換回路が当該第１接続ケーブルを構成する配線を介して前記磁電変換部と前記帰還巻線の前記一端との間に接続され、かつ前記伝送路の一端が当該第１接続ケーブルを構成する他の配線を介して前記帰還巻線の前記他端に接続され、前記中継ユニットと前記終端ユニットとが前記第２接続ケーブルを介して接続されると共に、前記切替部が、当該第２接続ケーブルを構成する配線を介して接続された前記伝送路の他端と前記出力端子との間に前記任意の１つの要素が接続される接続状態に切り替える。

【0009】

また、請求項４記載の電流センサは、検出導体が挿通される磁気コア、当該磁気コアに配設された磁電変換部、前記磁気コアに巻回された帰還巻線、検出電流が前記検出導体に流れることによって前記磁気コア内に生じる磁束を打ち消す負帰還電流を前記磁電変換部から出力される電圧に基づいて生成して前記帰還巻線の一端に供給する電圧電流変換回路、および出力端子を備えている電流センサであって、供給された電流を電圧に変換する第１検出抵抗、供給された電流を電圧に変換する第２検出抵抗、当該第２検出電圧で変換された電圧を増幅して出力する増幅器、伝送路および切替部を有し、前記切替部は、前記帰還巻線の他端から出力される前記負帰還電流を、前記第２検出抵抗と前記増幅器とで構成される電流電圧変換回路および前記伝送路のうちの任意の一方の要素に切り替えて供給すると共に、当該一方の要素から出力される信号を前記第１検出抵抗に供給し、前記切替部が前記一方の要素として前記伝送路に切り替えた切替状態では、前記第１検出抵抗が、前記負帰還電流を電圧に変換することにより、前記検出電流を第１検出レートで第１検出電圧に変換して前記出力端子に出力し、前記切替部が前記一方の要素として前記電流電圧変換回路に切り替えた切替状態では、当該電流電圧変換回路および前記第１検出抵抗が、前記負帰還電流を電圧に変換して増幅することにより、前記検出電流を前記第１検出レートよりも大きな第２検出レートで第２検出電圧に変換して前記出力端子に出力する。

【0010】

また、請求項５記載の電流センサは、請求項４記載の電流センサにおいて、前記第１検出抵抗の抵抗値は、前記切替部が前記一方の要素として前記伝送路に切り替えた切替状態における前記帰還巻線の前記他端から当該第１検出抵抗までの線路の特性インピーダンスに規定されている。

【0011】

また、請求項６記載の電流センサは、請求項４記載の電流センサにおいて、前記第２検出抵抗の抵抗値は、前記切替部が前記一方の要素として前記電流電圧変換回路に切り替えた切替状態における前記帰還巻線の前記他端から当該電流電圧変換回路までの線路の特性インピーダンスに規定されている。

【0012】

また、請求項７記載の電流センサは、請求項６記載の電流センサにおいて、前記第１検出抵抗の抵抗値は、前記電流電圧変換回路から当該第１検出抵抗までの線路の特性インピーダンスに規定されている。

【0013】

また、請求項８記載の電流センサは、請求項４から７のいずれかに記載の電流センサにおいて、前記磁気コア、前記磁電変換部および前記帰還巻線が収納されたセンサユニットと、前記電圧電流変換回路、前記伝送路、前記電流電圧変換回路および前記切替部が収納された中継ユニットと、前記第１検出抵抗および前記出力端子が収納された終端ユニットと、第１接続ケーブルと、第２接続ケーブルとを備え、前記センサユニットと前記中継ユニットとが前記第１接続ケーブルを介して接続されると共に、前記電圧電流変換回路が当該第１接続ケーブルを構成する配線を介して前記磁電変換部と前記帰還巻線の前記一端との間に接続され、かつ前記切替部が当該第１接続ケーブルを構成する他の配線を介して前記帰還巻線の前記他端に接続され、前記中継ユニットと前記終端ユニットとが前記第２接続ケーブルを介して接続されると共に、前記切替部が、前記第１接続ケーブルを構成する前記他の配線を介して接続された前記帰還巻線の前記他端と前記第２接続ケーブルを構成する配線を介して接続された前記第１検出抵抗との間に前記一方の要素が接続される接続状態に切り替える。

【0014】

また、請求項９記載の電流センサは、検出導体が挿通される磁気コア、当該磁気コアに配設された磁電変換部、前記磁気コアに巻回された帰還巻線、検出電流が前記検出導体に流れることによって前記磁気コア内に生じる磁束を打ち消す負帰還電流を前記磁電変換部から出力される電圧に基づいて生成して前記帰還巻線の一端に供給する電圧電流変換回路、および出力端子を備えている電流センサであって、供給された電流を電圧に変換する第１検出抵抗、供給された電流を電圧に変換する第２検出抵抗、当該第２検出電圧で変換された電圧を増幅して出力する増幅器、供給された電流を電圧に変換する第３検出抵抗、伝送路、第１切替部および第２切替部を有し、前記第１切替部は、前記帰還巻線の他端から出力される前記負帰還電流を、前記第２検出抵抗と前記増幅器とで構成される電流電圧変換回路および前記伝送路のうちの任意の一方の第１要素に切り替えて供給すると共に、当該一方の第１要素から出力される信号を前記第２切替部に供給し、前記第２切替部は、前記第１切替部から供給される前記信号を、前記第１検出抵抗および前記第３検出抵抗のうちの任意の一方の第２要素に切り替えて供給すると共に、当該一方の第２要素から出力される信号を前記出力端子に出力し、前記第１切替部が前記一方の第１要素として前記伝送路に切り替えた切替状態、かつ前記第２切替部が前記一方の第２要素として前記第１検出抵抗に切り替えた切替状態では、当該第１検出抵抗が、前記負帰還電流を電圧に変換することにより、前記検出電流を第１検出レートで第１検出電圧に変換して前記出力端子に出力し、前記第１切替部が前記一方の第１要素として前記電流電圧変換回路に切り替えた切替状態、かつ前記第２切替部が前記一方の第２要素として前記第１検出抵抗に切り替えた切替状態では、当該電流電圧変換回路および当該第１検出抵抗が、前記負帰還電流を電圧に変換して増幅することにより、前記検出電流を前記第１検出レートよりも大きな第２検出レートで第２検出電圧に変換して前記出力端子に出力し、前記第１切替部が前記一方の第１要素として前記伝送路に切り替えた切替状態、かつ前記第２切替部が前記一方の第２要素として前記第３検出抵抗に切り替えた切替状態では、当該第３検出抵抗が、前記負帰還電流を電圧に変換することにより、前記検出電流を前記第１検出レートよりも小さな第３検出レートで第３検出電圧に変換して前記出力端子に出力する。

【0015】

また、請求項１０記載の電流センサは、請求項９記載の電流センサにおいて、前記第１検出抵抗の抵抗値は、前記第１切替部が前記一方の第１要素として前記伝送路に切り替えた切替状態、かつ前記第２切替部が前記一方の第２要素として当該第１検出抵抗に切り替えた切替状態における前記帰還巻線の前記他端から当該第１検出抵抗までの線路の特性インピーダンスに規定されている。

【0016】

また、請求項１１記載の電流センサは、請求項９記載の電流センサにおいて、前記第２検出抵抗の抵抗値は、前記第１切替部が前記一方の第１要素として前記電流電圧変換回路に切り替えた切替状態、かつ前記第２切替部が前記一方の第２要素として前記第１検出抵抗に切り替えた切替状態における前記帰還巻線の前記他端から当該電流電圧変換回路までの線路の特性インピーダンスに規定されている。

【0017】

また、請求項１２記載の電流センサは、請求項１１記載の電流センサにおいて、前記第１検出抵抗の抵抗値は、前記電流電圧変換回路から当該第１検出抵抗までの線路の特性インピーダンスに規定されている。

【0018】

また、請求項１３記載の電流センサは、請求項９記載の電流センサにおいて、前記第３検出抵抗の抵抗値は、前記第１切替部が前記一方の第１要素として前記伝送路に切り替えた切替状態、かつ前記第２切替部が前記一方の第２要素として当該第３検出抵抗に切り替えた切替状態における前記帰還巻線の前記他端から当該第３検出抵抗までの線路の特性インピーダンスに規定されている。

【0019】

また、請求項１４記載の電流センサは、請求項９から１３のいずれかに記載の電流センサにおいて、前記磁気コア、前記磁電変換部および前記帰還巻線が収納されたセンサユニットと、前記電圧電流変換回路、前記伝送路、前記電流電圧変換回路および前記第１切替部が収納された中継ユニットと、前記第１検出抵抗、前記第３検出抵抗、前記第２切替部および前記出力端子が収納された終端ユニットと、第１接続ケーブルと、第２接続ケーブルとを備え、前記センサユニットと前記中継ユニットとが前記第１接続ケーブルを介して接続されると共に、前記電圧電流変換回路が当該第１接続ケーブルを構成する配線を介して前記磁電変換部と前記帰還巻線の前記一端との間に接続され、かつ前記第１切替部が当該第１接続ケーブルを構成する他の配線を介して前記帰還巻線の前記他端に接続され、前記中継ユニットと前記終端ユニットとが前記第２接続ケーブルを介して接続され、前記第１切替部は、前記第１接続ケーブルを構成する前記他の配線を介して接続された前記帰還巻線の前記他端と前記第２接続ケーブルを構成する配線を介して接続された前記第２切替部との間に前記一方の第１要素が接続される接続状態に切り替え、前記第２切替部は、前記第２接続ケーブルを構成する前記配線と前記出力端子との間に前記一方の第２要素が接続される接続状態に切り替える。

【発明の効果】

【0020】

請求項１，４記載の電流センサでは、検出電流の電流値が小さいために負帰還電流も小さくなり、第１検出抵抗だけでは十分な電圧値の第１検出電圧に変換し得ない場合には、第２検出抵抗および増幅器を含む構成の回路が、検出電流を第２検出レートで十分な電圧値の第２検出電圧に変換して出力するが、検出電流の電流値が大きいために負帰還電流も大きくなり、第１検出抵抗だけで十分な電圧値の第１検出電圧に変換し得る場合には、増幅器を含まずに第１検出抵抗で構成される電圧変換のための回路が、検出電流を第１検出レートで十分な電圧値の第１検出電圧に変換して出力する。

【0021】

したがって、この電流センサによれば、検出レートを切り替え可能としつつ、１つの検出レート（第１検出レート）においては、増幅器を含まない構成で、すなわち増幅器で発生するノイズの影響を受けずに、検出電流を第１検出電圧に変換して出力することができる。

【0022】

請求項９記載の電流センサでは、検出電流の電流値が小さいために負帰還電流も小さくなり、第１検出抵抗だけでは十分な電圧値の第１検出電圧に変換し得ない場合には、第２検出抵抗および増幅器を含む構成の回路が、検出電流を第２検出レートで十分な電圧値の第２検出電圧に変換して出力するが、検出電流の電流値が大きいために負帰還電流も大きくなり、第１検出抵抗だけで十分な電圧値の第１検出電圧に変換し得る場合には、増幅器を含まずに第１検出抵抗で構成される回路が、検出電流を第１検出レートで十分な電圧値の第１検出電圧に変換して出力する。また、検出電流の電流値がさらに大きいために負帰還電流もさらに大きくなり、第１検出抵抗による電圧変換では電圧値が大き過ぎる場合には、増幅器を含まずに第１検出抵抗よりも小さな抵抗値の第３検出抵抗で構成される回路が、検出電流を第１検出レートよりも小さな第３検出レートで第３検出電圧に変換して出力する。

【0023】

したがって、この電流センサによれば、電流値の大きい検出電流については、増幅器を含まない構成で、第１検出電圧や第３検出電圧に変換して出力することができる。すなわち、この電流センサによれば、３つの検出レートを切り替え可能としつつ、そのうちの２つの検出レート（第１検出レートおよび第３検出レート）においては、増幅器を含まない構成で、すなわち増幅器で発生するノイズの影響を受けずに、検出電流を第１検出電圧や第３検出電圧に変換して出力することができる。

【0024】

請求項３記載の電流センサでは、大きな電流値の負帰還電流が流れるとき（第１検出レートのとき）に、発熱量が共に大きくなる電圧電流変換回路と第１検出抵抗とがそれぞれ異なるユニット内に収納される構成のため（電圧電流変換回路が中継ユニットに収納され、第１検出抵抗が終端ユニットに収納される構成のため）、電圧電流変換回路および第１検出抵抗での各発熱を異なるユニットに分散させることができる。これにより、この電流センサによれば、中継ユニット内の温度上昇および終端ユニット内の温度上昇を共に低く抑えることができる。また、第１検出抵抗の発熱による電圧電流変換回路への影響を回避することができる。また、センサユニットに配設された磁気コア、磁電変換部および帰還巻線への第１検出抵抗の発熱による影響についても回避することができる。

【0025】

請求項８記載の電流センサでは、大きな電流値の負帰還電流が流れるとき（第１検出レートのとき）に、発熱量が共に大きくなる電圧電流変換回路と第１検出抵抗とが異なるユニット内に収納される構成のため（電圧電流変換回路が中継ユニットに収納され、第１検出抵抗が終端ユニットに収納される構成のため）、電圧電流変換回路および第１検出抵抗での各発熱を異なるユニットに分散させることができる。これにより、この電流センサによれば、中継ユニット内の温度上昇および終端ユニット内の温度上昇を共に低く抑えることができる。また、この電流センサによれば、電圧電流変換回路および電流電圧変換回路（第２検出抵抗と増幅器とで構成される回路）が第１検出抵抗とは異なる中継ユニット内に収納されているため、第１検出抵抗の発熱に起因して平均温度がより高くなる傾向にある終端ユニット内に収納される構成とは異なり、電圧電流変換回路および電流電圧変換回路の増幅器への第１検出抵抗の発熱による影響を回避することができる。

【0026】

請求項１４記載の電流センサでは、大きな電流値の負帰還電流が流れるとき（第１検出レートや第３検出レートのとき）に、発熱量が共に大きくなる電圧電流変換回路、第１検出抵抗および第３検出抵抗のうちの、電圧電流変換回路と、第１検出抵抗および第３検出抵抗とが異なるユニット内に収納される構成のため（電圧電流変換回路が中継ユニットに収納され、第１検出抵抗および第３検出抵抗が終端ユニットに収納される構成のため）、電圧電流変換回路での発熱と、第１検出抵抗および第３検出抵抗での発熱とを異なるユニットに分散させることができる。これにより、この電流センサによれば、３つの検出レートを切り替え可能としつつ、中継ユニット内の温度上昇および終端ユニット内の温度上昇を共に低く抑えることができる。また、この電流センサによれば、電圧電流変換回路および電流電圧変換回路（第２検出抵抗と増幅器とで構成される回路）が第１検出抵抗および第３検出抵抗とは異なる中継ユニット内に収納されているため、第１検出抵抗や第３検出抵抗の発熱に起因して平均温度がより高くなる傾向にある終端ユニット内に収納される構成とは異なり、電圧電流変換回路および電流電圧変換回路の増幅器への第１検出抵抗や第３検出抵抗の発熱による影響を回避することができる。

【0027】

請求項２記載の電流センサによれば、負帰還電流を第１検出電圧および第２検出電圧のうちの対応する検出電圧に変換する検出抵抗の抵抗値が、検出抵抗に負帰還電流を供給する線路の特性インピーダンスに規定されているため、検出電圧についての波形歪みを低く抑えることができる。

【0028】

請求項５，１０記載の電流センサによれば、負帰還電流を第１検出電圧に変換する第１検出抵抗の抵抗値が、第１検出抵抗に負帰還電流を供給する線路の特性インピーダンスに規定されているため、第１検出電圧についての波形歪みを低く抑えることができる。

【0029】

請求項６，１１記載の電流センサによれば、負帰還電流を電圧に変換する第２検出抵抗の抵抗値が、第２検出抵抗を含む電流電圧変換回路に負帰還電流を供給する線路の特性インピーダンスに規定されているため、第２検出抵抗において変換される電圧についての波形歪みを低く抑えることができる。

【0030】

請求項７，１２記載の電流センサによれば、第１検出抵抗の抵抗値が、第２検出抵抗を含む電流電圧変換回路で変換された電圧を第１検出抵抗に伝送する線路の特性インピーダンスに規定されているため、第１検出抵抗から出力される第２検出電圧についての波形歪みをさらに低く抑えることができる。

【0031】

請求項１３記載の電流センサによれば、負帰還電流を第３検出電圧に変換する第３検出抵抗の抵抗値が、第３検出抵抗に負帰還電流を供給する線路の特性インピーダンスに規定されているため、第３検出電圧についての波形歪みを低く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】電流センサ１Ａの構成図である。

【図2】電流センサ１Ａの構成要素を、センサユニット５１と終端ユニット５２とに２分割して配設する例を示す構成図である。

【図3】電流センサ１Ｂの構成図である。

【図4】電流センサ１Ｃの構成図である。

【図5】電流センサ１Ｄの構成図である。

【図6】電流センサ１Ｅの構成図である。

【図7】電流センサ１Ｆの構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、添付図面を参照して、電流センサの実施の形態について説明する。

【0034】

まず、電流センサとしての電流センサ１Ａの構成について、図１を参照して説明する。

【0035】

電流センサ１Ａは、図１に示すように、磁気コア２、磁電変換部３、帰還巻線４、電圧電流変換回路５、複数の電圧変換部（本例では一例として、２つの電圧変換部６ａ，６ｂ）、第１切替部７（以下、単に切替部７ともいう）および出力端子９を備えて、ゼロフラックス方式の電流センサとして構成されている。また、電流センサ１Ａは、磁気コア２の内部に挿通される検出導体の一例としての被検出電線６１に流れる検出電流Ｉ１の電流値に応じて電圧値が変化する出力電圧Ｖｏを出力端子９から出力する。

【0036】

磁気コア２は、一例として、基端部（図１中の下端部）を中心として開閉可能な分割型に形成されて、活線状態の被検出電線６１をクランプ可能（内部に被検出電線６１を挿通可能）に構成されている。なお、磁気コア２については、分割型に限定されず、貫通型（非分割型）とすることもできる。

【0037】

磁電変換部３は、一例としてホール素子やフラックスゲートなどの磁電変換素子で構成されている。また、磁電変換部３は、一例として、磁気コア２の基端部に配設されている。また、磁電変換部３は、作動状態において、磁気コア２の内部に発生する磁束を検出して、磁束密度に応じた（具体的には、比例、またはほぼ比例した）電圧値の電圧Ｖ１を出力する。この場合、磁気コア２の内部に発生する磁束とは、磁気コア２に挿通された被検出電線６１に検出電流Ｉ１が流れることによって発生する磁束φ１と、帰還巻線４に後述する負帰還電流Ｉ２が流れることによって発生する磁束φ２（磁束φ１と逆向きの磁束）との合成磁束（φ１－φ２）である。

【0038】

帰還巻線４は、磁気コア２に線材が予め規定された巻回数ｎ（ターン数ｎ。本例では一例として、ｎ＝５０）で巻回されて構成されている。電圧電流変換回路５は、演算増幅器などで構成されて、磁電変換部３から電圧Ｖ１を入力すると共に、この電圧Ｖ１に基づいて負帰還電流Ｉ２を生成して、帰還巻線４の一端４ａに供給する。この場合、電圧電流変換回路５は、電圧Ｖ１がゼロボルトに近づくように、つまり、磁電変換部３において検出される磁気コア２の内部に発生している合成磁束（φ１－φ２）の磁束密度がゼロに近づくように（言い換えれば、磁束φ２で磁束φ１を相殺するように）、負帰還電流Ｉ２の電流値を制御する。つまり、負帰還電流Ｉ２は、検出電流Ｉ１を巻回数ｎで除算した値（Ｉ２＝Ｉ１／ｎ）となる。

【0039】

切替部７は、例えば１回路２接点構造の２つの切替スイッチ７ａ，７ｂを有して構成されて、２つの電圧変換部６ａ，６ｂのうちの任意の１つの第１要素（電圧変換部）が帰還巻線４の他端４ｂと出力端子９との間に接続される接続状態に切り替える。具体的には、切替スイッチ７ａが、帰還巻線４の他端４ｂと、各電圧変換部６ａ，６ｂの後述する入力部１１，２１との間に接続されて、帰還巻線４の他端４ｂから出力される負帰還電流Ｉ２を電圧変換部６ａ，６ｂのいずれか一方に選択的に切り替えて出力する。また、切替スイッチ７ｂが、各電圧変換部６ａ，６ｂの後述する出力部１２，２２と出力端子９との間に接続されて、切替スイッチ７ａと連動して切り替えられる。具体的には、切替スイッチ７ａが帰還巻線４の他端４ｂと電圧変換部６ａの入力部１１とを接続するように切り替えられたときには、切替スイッチ７ｂは、電圧変換部６ａの出力部１２と出力端子９とを接続するように切り替えられる。また、切替スイッチ７ａが帰還巻線４の他端４ｂと電圧変換部６ｂの入力部２１とを接続するように切り替えられたときには、切替スイッチ７ｂは、電圧変換部６ｂの出力部２２と出力端子９とを接続するように切り替えられる。この構成により、切替部７は、電圧変換部６ａ，６ｂのうちの負帰還電流Ｉ２が供給されている一方から出力される検出電圧（負帰還電流Ｉ２が電圧変換部６ａに供給されているときには、電圧変換部６ａから出力される第１検出電圧Ｖｄ１、負帰還電流Ｉ２が電圧変換部６ｂに供給されているときには、電圧変換部６ｂから出力される第２検出電圧Ｖｄ２）を出力端子９に出力電圧Ｖｏとして出力する。また、切替部７（本例では、切替スイッチ７ａ，７ｂ）は、リレーなどの機械的なスイッチや、アナログスイッチなどの半導体素子で構成されたスイッチで構成されている。

【0040】

電圧変換部６ａは、第１電圧変換部であって、入力部１１が切替部７の切替スイッチ７ａに接続されて、切替スイッチ７ａから入力部１１に負帰還電流Ｉ２が出力されているときには、この負帰還電流Ｉ２を第１検出電圧Ｖｄ１に変換して、この第１検出電圧Ｖｄ１をそのまま出力部１２から出力する。本例では一例として、電圧変換部６ａは、予め規定された抵抗値Ｒ１（例えば、５０Ω）の第１検出抵抗１３を備えて構成されている。第１検出抵抗１３は、一端が入力部１１および出力部１２に接続され、他端が電流センサ１Ａにおける基準電位の部位（グランドＧ）に接続されて、電流電圧変換回路として構成されている。この構成により、電圧変換部６ａは、入力部１１に入力される負帰還電流Ｉ２を、第１検出抵抗１３（抵抗値Ｒ１）で第１検出電圧Ｖｄ１（=Ｉ２×Ｒ１）に変換してそのまま出力部１２から出力する。また、第１検出電圧Ｖｄ１は、抵抗値Ｒ１および巻回数ｎで規定される第１検出レート（Ｒ１／ｎ）を用いて、（Ｉ１×Ｒ１／ｎ）と表される。本例では、Ｒ１＝５０Ωで、かつｎ＝５０であることから、電圧変換部６ａは、第１検出レート（数値「１」）で、検出電流Ｉ１を第１検出電圧Ｖｄ１に変換する。

【0041】

電圧変換部６ｂは、第２電圧変換部であって、入力部２１が切替部７の切替スイッチ７ｂに接続されて、切替スイッチ７ｂから入力部２１に負帰還電流Ｉ２が出力されているときには、この負帰還電流Ｉ２を第２検出電圧Ｖｄ２に変換して出力部２２から出力する。本例では一例として、電圧変換部６ｂは、予め規定された抵抗値Ｒ２（例えば、５０Ω）の第２検出抵抗２３、入力した電圧をｋ倍（ｋは、予め規定された１を超える実数。本例では一例として数値「１０」）に増幅して出力する増幅器（例えば演算増幅器で構成された広帯域増幅器）２４、および増幅器２４の出力端子と出力部２２との間に接続された出力抵抗２５（抵抗値Ｒｏ。本例では一例として、５０Ω）を備えて、電流電圧変換回路として構成されている。第２検出抵抗２３は、一端が入力部２１および増幅器２４の入力端子に接続され、他端がグランドＧに接続されている。この構成により、電圧変換部６ｂは、入力部２１に入力される負帰還電流Ｉ２を、第２検出電圧Ｖｄ２（＝Ｉ２×Ｒ２×ｋ）に変換して、出力部１２から出力する。また、第２検出電圧Ｖｄ２は、抵抗値Ｒ２、巻回数ｎおよび数値ｋ（増幅器２４の増幅率ｋ）で規定される第２検出レート（Ｒ２／ｎ×ｋ）を用いて、（Ｉ１×Ｒ２／ｎ×ｋ）と表される。本例では、Ｒ２＝５０Ωで、ｎ＝５０で、かつｋ＝１０であることから、電圧変換部６ｂは、第１検出レートよりも大きな第２検出レート（数値「１０」）で、検出電流Ｉ１を第２検出電圧Ｖｄ２に変換する。

【0042】

次に、電流センサ１Ａの使用方法および動作について図面を参照して説明する。また、電流センサ１Ａは、入力インピーダンスが高インピーダンス（例えば、１ＭΩ以上）の計測器（例えば、オシロスコープなどの波形観測装置）にその出力端子９が接続されて使用される。これにより、この計測器において、電流センサ１Ａで検出された検出電流Ｉ１の波形観測などが可能となっている。

【0043】

検出電流Ｉ１の流れている被検出電線６１が磁気コア２の内部に挿通されている状態において、磁電変換部３は、磁気コア２の内部に発生する磁束を検出して、磁束密度に応じた電圧値の電圧Ｖ１を出力する。この場合、磁気コア２の内部には、被検出電線６１に検出電流Ｉ１が流れることによって発生している磁束φ１と、帰還巻線４に負帰還電流Ｉ２（電圧電流変換回路５から出力されている電流）が流れることによって発生している磁束φ２との差分（φ１－φ２）の磁束が発生している。

【0044】

電圧電流変換回路５は、磁電変換部３から入力している電圧Ｖ１に基づいて、電圧Ｖ１がゼロボルトになるように、つまり、磁電変換部３において検出される磁気コア２の内部に発生している磁束（φ１－φ２）の磁束密度がゼロになるように、負帰還電流Ｉ２の電流値を制御しつつ、負帰還電流Ｉ２を生成して帰還巻線４に出力する。これにより、負帰還電流Ｉ２の電流値は、検出電流Ｉ１の電流値を帰還巻線４の巻回数ｎで除算した値になっている。

【0045】

この電流センサ１Ａでは、検出しようとする検出電流Ｉ１の電流値の大小に応じて、切替部７の切り替えが行われる。具体的には、検出電流Ｉ１の電流値が大きいときには、電圧変換部６ａが切替部７を介して帰還巻線４の他端４ｂと出力端子９との間に接続される接続状態に、切替部７が切り替えられる。一方、検出電流Ｉ１の電流値が小さいときには、電圧変換部６ｂが切替部７を介して帰還巻線４の他端４ｂと出力端子９との間に接続される接続状態に、切替部７が切り替えられる。

【0046】

なお、第１切替部７および第２切替部８については、電流センサ１Ａの使用者が、検出電流Ｉ１の電流値の大小を判別すると共に、この判別の結果に基づいて例えば電流センサ１Ａに設けられた不図示の操作部を操作することで（つまり、手動で）、第１切替部７および第２切替部８を切り替える構成とすることもできるし、電流センサ１Ａ内にＣＰＵおよびＡ／Ｄ変換器などで構成された不図示の処理部を設けて、処理部がＡ／Ｄ変換器を介して出力電圧Ｖｏの電圧値を検出すると共に、検出した出力電圧Ｖｏの電圧値の大小に基づいて第１切替部７および第２切替部８を切り替える構成（検出レートを自動で切り替える構成）とすることもできる。

【0047】

まず、検出電流Ｉ１の電流値が大きいことから、電圧変換部６ａが帰還巻線４の他端４ｂと出力端子９との間に接続される接続状態に、切替部７が切り替えられているときには、電圧変換部６ａが、切替部７の切替スイッチ７ａを介して入力している負帰還電流Ｉ２を、第１検出抵抗１３だけで第１検出電圧Ｖｄ１に変換すると共に、出力部１２から切替部７の切替スイッチ７ｂを介して出力端子９へ出力する。このように、電流センサ１Ａでは、検出電流Ｉ１の電流値が大きいために負帰還電流Ｉ２も大きくなり、検出抵抗だけで十分な電圧値の電圧に変換し得る場合には、増幅器を含まない構成の電圧変換部６ａが、負帰還電流Ｉ２を第１検出抵抗１３だけで（つまり、増幅器で発生するノイズの影響を受けない状態で）第１検出電圧Ｖｄ１に変換して、つまり、検出電流Ｉ１を第１検出レート（Ｒ１／ｎ。本例では数値「１」）で第１検出電圧Ｖｄ１（＝Ｉ１×Ｒ１／ｎ）に変換して出力する。

【0048】

一方、検出電流Ｉ１の電流値が小さいことから、電圧変換部６ｂが帰還巻線４の他端４ｂと出力端子９との間に接続される接続状態に、切替部７が切り替えられているときには、電圧変換部６ｂが、切替部７の切替スイッチ７ａを介して入力している負帰還電流Ｉ２を第２検出抵抗２３および増幅器２４で第２検出電圧Ｖｄ２に変換して、つまり、検出電流Ｉ１を第１検出レートよりも大きな第２検出レート（Ｒ２／ｎ×ｋ。本例では数値「１０」）で第１検出電圧Ｖｄ１（＝Ｉ１×Ｒ２／ｎ×ｋ）に変換すると共に、出力部２２から切替部７の切替スイッチ７ｂを介して出力端子９へ出力する。以上のように、電流センサ１Ａでは、検出電流Ｉ１の電流値が小さいために負帰還電流Ｉ２も小さくなり、検出抵抗だけでは十分な電圧値の電圧に変換し得ない場合には、増幅器２４を含む構成の電圧変換部６ｂが、増幅器２４で発生するノイズの影響を受けるものの、負帰還電流Ｉ２を十分な電圧値の第２検出電圧Ｖｄ２に変換して出力する。

【0049】

このように、この電流センサ１Ａでは、検出電流Ｉ１の電流値が小さいために負帰還電流Ｉ２も小さくなり、検出抵抗だけでは十分な電圧値の電圧に変換し得ない場合には、増幅器２４を含む構成の電圧変換部６ｂが、検出電流Ｉ１を第２検出レートで十分な電圧値の第２検出電圧Ｖｄ２に変換して出力するが、検出電流Ｉ１の電流値が大きいために負帰還電流Ｉ２も大きくなり、検出抵抗だけで十分な電圧値の電圧に変換し得る場合には、増幅器を含まない構成の電圧変換部６ａが、検出電流Ｉ１を第２検出レートよりも小さな第１検出レートで十分な電圧値の第１検出電圧Ｖｄ１に変換して出力する。

【0050】

したがって、この電流センサ１Ａによれば、いずれの検出レートにおいても検出抵抗で検出された検出電圧を増幅器（演算増幅器）で増幅して出力電圧として出力する構成を採用する従来の電流センサとは異なり、電流値の大きい検出電流Ｉ１については、増幅器を含まない構成の電圧変換部６ａにおいて十分な電圧値の第１検出電圧Ｖｄ１に変換して出力することができる。すなわち、この電流センサ１Ａによれば、検出レートを切り替え可能としつつ、１つの検出レート（第１検出レート）においては、増幅器を含まない構成で、すなわち増幅器で発生するノイズの影響を受けずに、第１検出電圧Ｖｄ１を出力することができる。

【0051】

なお、出力端子を計測器に接続して使用される構成の電流センサでは、磁気コア、磁電変換部および帰還巻線が収納されたセンサユニットと、電圧変換部が収納されると共に計測器のコネクタに連結される出力端子が表面に配設された終端ユニットとに２分割して、ユニット相互間を接続ケーブル（同軸ケーブルやシールドケーブルなど）で連結する構成が公知となっており、この構成に電流センサ１Ａを当てはめると図２のようになる。この場合、磁電変換部３は、温度変化の影響を受けやすいことから、演算増幅器などで構成されて、大きな電流値の負帰還電流Ｉ２を出力するときには発熱量も大きくなる電圧電流変換回路５については、磁電変換部３と同じセンサユニット５１には収納せずに、終端ユニット５２に収納される。

【0052】

しかしながら、終端ユニット５２に収納された第１検出抵抗１３については、小さな電流値の負帰還電流Ｉ２が流れる第２検出抵抗２３とは異なり、より大きな電流値の負帰還電流Ｉ２が流れることから、発熱量も大きい。したがって、この大きな電流値の負帰還電流Ｉ２が流れるとき（第１検出レートのとき）に、発熱量が共に大きくなる電圧電流変換回路５と第１検出抵抗１３とが同じ終端ユニット５２に収納される図２の構成においては、終端ユニット５２内の温度上昇が大きくなるおそれがあり、好ましくない。

【0053】

そこで、図３に示す電流センサ１Ｂでは、センサユニット５１および終端ユニット５２に加えて、中継ユニット５３を有する構成を採用している。以下、電流センサ１Ｂについて説明する。なお、電流センサ１Ａおよび図２に示す電流センサの構成と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。

【0054】

電流センサ１Ｂは、図３に示すように、磁気コア２、磁電変換部３、帰還巻線４、電圧電流変換回路５、２つの電圧変換部６ａ，６ｂ、切替部７および出力端子９を備えている。また、センサユニット５１には、磁気コア２、磁電変換部３および帰還巻線４が収納され、終端ユニット５２には、電圧変換部６ａ，６ｂおよび切替部７が収納されると共に表面に出力端子９が配設され、かつ中継ユニット５３には、電圧電流変換回路５が収納されている。また、中継ユニット５３は、センサユニット５１と第１接続ケーブルＣＢ１（同軸ケーブルやシールドケーブルなど）を介して接続され、終端ユニット５２は、中継ユニット５３と第２接続ケーブルＣＢ２（同軸ケーブルやシールドケーブルなど）を介して接続されている。また、中継ユニット５３には、センサユニット５１内における帰還巻線４の他端４ｂと終端ユニット５２内における切替部７とを、各接続ケーブルＣＢ１，ＣＢ２を介して接続するための伝送路ＴＬ１が収納されている。また、中継ユニット５３内の電圧電流変換回路５は、第１接続ケーブルＣＢ１を構成する２本の配線を介して、センサユニット５１内の磁電変換部３と帰還巻線４の一端４ａとの間に接続され、伝送路ＴＬ１の一端は、第１接続ケーブルＣＢ１を構成する他の配線を介して帰還巻線４の他端４ｂに接続されている。また、伝送路ＴＬ１の他端は、第２接続ケーブルＣＢ２を構成する配線を介して終端ユニット５２内の切替部７に接続されている。

【0055】

電流センサ１Ｂは、上記したように、各構成要素がセンサユニット５１、中継ユニット５３および終端ユニット５２に分けて収納されている構成については電流センサ１Ａと相違するものの、基本構成（磁気コア２、磁電変換部３、帰還巻線４、電圧電流変換回路５、２つの電圧変換部６ａ，６ｂ、切替部７および出力端子９を有する構成）については電流センサ１Ａと同一であることから、電流センサ１Ａと同一に動作する。

【0056】

この場合、中継ユニット５３は、第１接続ケーブルＣＢ１を介してセンサユニット５１の磁電変換部３から電圧Ｖ１を入力すると共に、電圧電流変換回路５から出力される負帰還電流Ｉ２を第１接続ケーブルＣＢ１を介してセンサユニット５１における帰還巻線４の一端４ａに出力する。また、中継ユニット５３は、センサユニット５１における帰還巻線４の他端４ｂから出力された負帰還電流Ｉ２を第１接続ケーブルＣＢ１を介して入力すると共に、伝送路ＴＬ１を介して第２接続ケーブルＣＢ２に出力する。一方、終端ユニット５２では、切替部７が、第２接続ケーブルＣＢ２を介して入力したこの負帰還電流Ｉ２を、電流センサ１Ａと同様にして、電圧変換部６ａ，６ｂのいずれか一方に切り替えて出力すると共に、この一方の電圧変換部から出力される検出電圧（第１検出電圧Ｖｄ１または第２検出電圧Ｖｄ２）を出力端子９に出力する。

【0057】

これにより、電流センサ１Ｂは、被検出電線６１に流れる検出電流Ｉ１を、第１検出レートおよび第２検出レートのうちの選択された任意の一方の検出レートで、第１検出電圧Ｖｄ１および第２検出電圧Ｖｄ２のうちのこの一方の検出レートに対応する一方の検出電圧に変換して、出力電圧Ｖｏとして出力端子９から出力する。

【0058】

したがって、この電流センサ１Ｂによっても、電流センサ１Ａと同様にして、検出レートを切り替え可能としつつ、１つの検出レート（第１検出レート）においては、増幅器を含まない構成で、すなわち増幅器で発生するノイズの影響を受けずに、検出電流Ｉ１を十分な電圧値の第１検出電圧Ｖｄ１に変換して出力することができる。また、この電流センサ１Ｂによれば、大きな電流値の負帰還電流Ｉ２が流れるとき（第１検出レートのとき）に、発熱量が共に大きくなる電圧電流変換回路５と第１検出抵抗１３とが異なるユニット内に収納される構成のため（電圧電流変換回路５が中継ユニット５３に収納され、第１検出抵抗１３が終端ユニット５２に収納される構成のため）、電圧電流変換回路５および第１検出抵抗１３での各発熱を異なるユニットに分散させることができる。これにより、この電流センサ１Ｂによれば、中継ユニット５３内の温度上昇および終端ユニット５２内の温度上昇を共に低く抑えることができる。また、第１検出抵抗１３の発熱による電圧電流変換回路５への影響を回避することができる。また、センサユニット５１に配設された磁気コア２、磁電変換部３および帰還巻線４への第１検出抵抗１３の発熱による影響についても回避することができる。

【0059】

また、上記の電流センサ１Ａ，１Ｂでは、第１電圧変換部（検出抵抗だけで電流電圧変換回路が構成される電圧変換部）として１つの電圧変換部６ａを有し、かつ第２電圧変換部（検出抵抗と増幅器で電流電圧変換回路が構成される電圧変換部）として１つの電圧変換部６ｂを有する構成であるが、この構成に限定されない。図示はしないが、検出抵抗だけで電流電圧変換回路が構成される第１電圧変換部を２以上有したり、また検出抵抗と増幅器とで電流電圧変換回路が構成される第２電圧変換部を２以上有する構成として、１回路ｎ接点構造（ｎは３以上）の切替スイッチ７ａ，７ｂを有する切替部７が、これらの電圧変換部のうちの任意の１つの第１要素（電圧変換部）が帰還巻線４の他端４ｂと出力端子９との間に接続される接続状態に切り替える構成を採用することもできる。

【0060】

なお、上記の電流センサ１Ｂでは、大きな電流値の負帰還電流Ｉ２が流れるとき（第１検出レートのとき）に、発熱量が共に大きくなる電圧電流変換回路５と第１検出抵抗１３とについて、電圧電流変換回路５だけを中継ユニット５３に収納する構成を採用したが、電圧電流変換回路５と第１検出抵抗１３とを異なるユニット内に収納する構成はこれに限定されるものではない。例えば、図４に示す電流センサ１Ｃのように、センサユニット５１に収納される磁気コア２、磁電変換部３および帰還巻線４を除く他の構成要素（電圧電流変換回路５、２つの電圧変換部６ａ，６ｂ、切替部７および出力端子９）のうちの電圧変換部６ａおよび出力端子９だけを終端ユニット５２に収納し、残りの構成要素（電圧電流変換回路５、電圧変換部６ｂおよび切替部７）を中継ユニット５３に収納する構成を採用することもできる。以下、電流センサ１Ｃについて説明する。なお、電流センサ１Ｂの構成と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。

【0061】

この電流センサ１Ｃの中継ユニット５３は、第１接続ケーブルＣＢ１を介してセンサユニット５１の磁電変換部３から電圧Ｖ１を入力すると共に、電圧電流変換回路５から出力される負帰還電流Ｉ２を第１接続ケーブルＣＢ１を介してセンサユニット５１における帰還巻線４の一端４ａに出力する。また、中継ユニット５３は、センサユニット５１における帰還巻線４の他端４ｂから出力された負帰還電流Ｉ２を第１接続ケーブルＣＢ１を介して入力する。

【0062】

この場合、切替部７の切替スイッチ７ａ，７ｂが連動して切り替えられる構成であることから、切替スイッチ７ａが負帰還電流Ｉ２を伝送路ＴＬ１の一端に切り替えて出力する切替状態のときには、切替スイッチ７ｂは伝送路ＴＬ１の他端を第２接続ケーブルＣＢ２を介して終端ユニット５２に接続する切替状態となる。また、切替スイッチ７ａが負帰還電流Ｉ２を電圧変換部６ｂの入力部２１に切り替えて出力する切替状態のときには、切替スイッチ７ｂは電圧変換部６ｂの出力部２２を第２接続ケーブルＣＢ２を介して終端ユニット５２に接続する切替状態となる。この構成により、中継ユニット５３では、切替部７が、この負帰還電流Ｉ２を第２電圧変換部６ｂおよび伝送路ＴＬ１のいずれか一方の第１要素に切り替えて出力（供給）すると共に、この一方の第１要素が第２電圧変換部６ｂのときにはこの第２電圧変換部６ｂから出力される信号としての第２検出電圧Ｖｄ２を、またこの一方の第１要素が伝送路ＴＬ１のときにはこの伝送路ＴＬ１から出力される信号としての負帰還電流Ｉ２を第２接続ケーブルＣＢ２を介して終端ユニット５２の第１電圧変換部６ａに出力（供給）する。

【0063】

一方、終端ユニット５２では、第１電圧変換部６ａが、中継ユニット５３から第２接続ケーブルＣＢ２を介して負帰還電流Ｉ２を入力したときには、第１検出抵抗１３（抵抗値Ｒ１）で第１検出電圧Ｖｄ１（＝Ｉ２×Ｒ１）に変換して、出力電圧Ｖｏとして出力端子９に出力する。この第１検出電圧Ｖｄ１は、第１検出レート（Ｒ１／ｎ）を用いて、（Ｉ１×Ｒ１／ｎ）と表される。

【0064】

また、第１電圧変換部６ａは、中継ユニット５３から第２接続ケーブルＣＢ２を介して第２検出電圧Ｖｄ２を入力したときには、第２検出電圧Ｖｄ２を出力電圧Ｖｏとして出力端子９に出力する。

【0065】

この場合、電圧変換部６ｂの出力抵抗２５の抵抗値Ｒｏが第１電圧変換部６ａを構成する第１検出抵抗１３の抵抗値Ｒ１に対して無視し得る小さな値の場合には、第１電圧変換部６ａは、第２検出電圧Ｖｄ２をそのまま出力電圧Ｖｏとして出力端子９に出力する。つまり、検出電流Ｉ１は、第２検出レート（Ｒ２／ｎ×ｋ）で第２検出電圧Ｖｄ２（＝Ｉ１×Ｒ２／ｎ×ｋ）に変換されて、出力電圧Ｖｏとして出力される。一方、本例のように、電圧変換部６ｂの出力抵抗２５の抵抗値Ｒｏ（本例では５０Ω）が第１電圧変換部６ａを構成する第１検出抵抗１３の抵抗値Ｒ１（本例では５０Ω）に対して無視できない値のときには、第１電圧変換部６ａは、第１検出抵抗１３と出力抵抗２５とで分圧された第２検出電圧Ｖｄ２を出力電圧Ｖｏとして出力端子９に出力する。つまり、検出電流Ｉ１は、上記の第２検出レートとは異なる第２検出レート（Ｒ２／ｎ×ｋ×Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒｏ））で、第２検出電圧Ｖｄ２、さらには第１検出電圧Ｖｄ１（＝Ｉ１×Ｒ２／ｎ×ｋ×Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒｏ））に変換されて、出力電圧Ｖｏとして出力される。このため、この電流センサ１Ｃでは、ｋ＝２０とすることで、第２検出レートを電流センサ１Ａ，１Ｂでの第２検出レート（数値「１０」）に揃えることが可能となる。

【0066】

したがって、この電流センサ１Ｃによっても、電流センサ１Ａと同様にして、検出レートを切り替え可能としつつ、１つの検出レート（第１検出レート）においては、増幅器を含まない構成で、すなわち増幅器で発生するノイズの影響を受けずに、検出電流Ｉ１を十分な電圧値の第１検出電圧Ｖｄ１に変換して出力することができる。また、この電流センサ１Ｃによれば、大きな電流値の負帰還電流Ｉ２が流れるとき（第１検出レートのとき）に、発熱量が共に大きくなる電圧電流変換回路５と第１検出抵抗１３とが異なるユニット内に収納される構成のため（電圧電流変換回路５が中継ユニット５３に収納され、第１検出抵抗１３が終端ユニット５２に収納される構成のため）、電圧電流変換回路５および第１検出抵抗１３での各発熱を異なるユニットに分散させることができる。これにより、この電流センサ１Ｃによれば、中継ユニット５３内の温度上昇および終端ユニット５２内の温度上昇を共に低く抑えることができる。また、この電流センサ１Ｃによれば、電圧電流変換回路５および電流電圧変換回路（第２検出抵抗２３と増幅器２４とで構成される回路：電圧変換部６ｂ）が第１検出抵抗１３とは異なる中継ユニット５３内に収納されているため、第１検出抵抗１３の発熱に起因して平均温度がより高くなる傾向にある終端ユニット５２内に収納される構成とは異なり、電圧電流変換回路５および電流電圧変換回路の増幅器２４への第１検出抵抗１３の発熱による影響を回避することができる。

【0067】

また、上記の各電流センサ１Ａ，１Ｂ，１Ｃでは、複数の検出レートを切り替え可能とする構成の一例として、第１検出レートおよび第２検出レートの２つの検出レートを切り替え可能とする構成を採用したが、３つの検出レートを切り替え可能とする構成とすることもできる。以下、センサユニット５１、中継ユニット５３および終端ユニット５２を備えた各電流センサ１Ｂ，１Ｃをベースとして、３つの検出レートを切り替え可能に構成された電流センサ１Ｄ，１Ｅについて説明する。なお、電流センサ１Ｂ，１Ｃの構成と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。

【0068】

まず、電流センサ１Ｂをベースとして、３つの検出レートを切り替え可能に構成された電流センサ１Ｄについて図５を参照して説明する。なお、以下、電流センサ１Ｂと相違する終端ユニット５２の構成について説明する。

【0069】

この終端ユニット５２には、電圧変換部６ａ，６ｂ、切替部７および出力端子９に加えて、電圧変換部６ｃ（他の第１電圧変換部）が収納されている。また、切替部７を構成する切替スイッチ７ａ，７ｂは、例えば１回路３接点構造の切替スイッチとして構成されて、切替部７は、３つの電圧変換部６ａ，６ｂ，６ｃのうちの任意の１つの第１要素が第２接続ケーブルＣＢ２と出力端子９との間に接続される接続状態に切り替える。

【0070】

電圧変換部６ｃは、入力部３１が第１切替部７に接続されて、第１切替部７から入力部３１に負帰還電流Ｉ２が出力されているときにはこの負帰還電流Ｉ２を第３検出電圧Ｖｄ３に変換して、出力部３２から出力電圧Ｖｏとして出力する。第１電圧変換部としての電圧変換部６ｃは、本例では一例として、予め規定された抵抗値Ｒ３（例えば、５Ω）の第３検出抵抗３３で構成されている。第３検出抵抗３３は、一端が入力部３１および出力部３２に接続され、他端が電流センサ１Ｄにおける基準電位の部位（グランドＧ）に接続されている。この構成により、電圧変換部６ｃは、入力部３１に入力される負帰還電流Ｉ２を、第３検出抵抗３３（抵抗値Ｒ３）で第３検出電圧Ｖｄ３（＝Ｉ２×Ｒ３）に変換して、そのまま出力部１２から出力電圧Ｖｏとして出力する。また、第３検出電圧Ｖｄ３は、抵抗値Ｒ３および巻回数ｎで規定される第３検出レート（Ｒ３／ｎ）を用いて、（Ｉ１×Ｒ３／ｎ）と表される。本例では、Ｒ３＝５Ωで、かつｎ＝５０であることから、電圧変換部６ｃは、第３検出レート（数値「０．１」）で、検出電流Ｉ１を第３検出電圧Ｖｄ３に変換する。

【0071】

この構成により、この電流センサ１Ｄでは、電流センサ１Ａ，１Ｂでの２つの第１検出レート（数値「１」）および第２検出レート（数値「１０」）に、第３検出レート（数値「０．１」）を加えた３つの検出レートのうちのいずれかに切り替えて、負帰還電流Ｉ２を出力電圧Ｖｏに変換することが可能となっている。したがって、この電流センサ１Ｄによれば、３つの検出レートを切り替え可能としつつ、そのうちの２つの検出レート（第１検出レートおよび第３検出レート）においては、増幅器を含まない構成で、すなわち増幅器で発生するノイズの影響を受けずに、検出電流Ｉ１を第１検出電圧Ｖｄ１や第３検出電圧Ｖｄ３に変換して出力することができる。また、電流センサ１Ｄにおいても、電流センサ１Ｂと同様にして、電圧電流変換回路５での発熱と、第１検出抵抗１３および第３検出抵抗３３での発熱とを、異なるユニットに分散させる構成のため、中継ユニット５３内の温度上昇および終端ユニット５２内の温度上昇を共に低く抑えることができる。また、第１検出抵抗１３および第３検出抵抗３３の発熱による電圧電流変換回路５への影響を回避することができる。

【0072】

次に、電流センサ１Ｃをベースとして、３つの検出レートを切り替え可能に構成された電流センサ１Ｅについて図６を参照して説明する。なお、以下、電流センサ１Ｃと相違する終端ユニット５２の構成について説明する。

【0073】

この終端ユニット５２には、電圧変換部６ａおよび出力端子９に加えて、電圧変換部６ｃ（他の第１電圧変換部）および第２切替部８（以下、単に切替部８ともいう）が収納されている。また、切替部８は切替部７と同様に１回路２接点構造の切替スイッチ８ａ，８ｂで構成されて、切替スイッチ８ａは、第２接続ケーブルＣＢ２と各電圧変換部６ａ，６ｃの入力部１１，３１との間に配設され、切替スイッチ８ｂは、各電圧変換部６ａ，６ｃの出力部１２，３２と出力端子９との間に配設されている。この構成により、切替部８は、切替スイッチ８ａ，８ｂが連動して切り替えられることで、２つの電圧変換部６ａ，６ｃのうちの任意の１つの第２要素が第２接続ケーブルＣＢ２と出力端子９との間に接続される接続状態に切り替える。また、電圧変換部６ｃは、上記した電流センサ１Ｄと同一に構成されている。

【0074】

この構成の電流センサ１Ｅでは、切替部７は、帰還巻線４の他端４ｂから出力される負帰還電流Ｉ２を、第２検出抵抗２３と増幅器２４とで構成される電流電圧変換回路を有する電圧変換部６ｂおよび伝送路ＴＬ１のうちの任意の一方の第１要素に切り替えて出力（供給）すると共に、この一方の第１要素から出力される信号を第２接続ケーブルＣＢ２を介して切替部８に出力（供給）する。また、切替部８は、切替部７から供給される信号を、第１検出抵抗１３（電圧変換部６ａ）および第３検出抵抗３３（電圧変換部６ｃ）のうちの任意の一方の第２要素に切り替えて供給すると共に、この一方の第２要素から出力される信号を出力端子９に出力する。

【0075】

具体的には、電流センサ１Ｅは、切替部７が一方の第１要素として伝送路ＴＬ１に切り替えた切替状態で、かつ切替部８が一方の第２要素として第１検出抵抗１３に切り替えた切替状態では、第１検出抵抗１３が、伝送路ＴＬ１から供給される負帰還電流Ｉ２を第１検出電圧Ｖｄ１に変換して出力端子９に出力電圧Ｖｏとして出力する。また、電流センサ１Ｅは、切替部７が一方の第１要素として電圧変換部６ｂ（第２検出抵抗２３と増幅器２４とで構成される電流電圧変換回路）に切り替えた切替状態で、かつ切替部８が一方の第２要素として第１検出抵抗１３に切り替えた切替状態では、電圧変換部６ｂおよび第１検出抵抗１３が、負帰還電流Ｉ２を第１検出抵抗１３よりも大きな抵抗値Ｒ２の第２検出抵抗２３で電圧に変換すると共に増幅することにより、第２検出電圧Ｖｄ２に変換して出力端子９に出力電圧Ｖｏとして出力する。また、電流センサ１Ｅは、切替部７が一方の第１要素として伝送路ＴＬ１に切り替えた切替状態で、かつ切替部８が一方の第２要素として第３検出抵抗３３に切り替えた切替状態では、第３検出抵抗３３が、負帰還電流Ｉ２を第１検出抵抗１３よりも小さな抵抗値Ｒ３の第３検出抵抗３３で第３検出電圧Ｖｄ３に変換して出力端子９に出力電圧Ｖｏとして出力する。

【0076】

この構成により、この電流センサ１Ｅでは、電流センサ１Ｃでの２つの第１検出レート（数値「１」）および第２検出レート（数値「１０」）に、第３検出レート（数値「０．１」）を加えた３つの検出レートのうちのいずれかに切り替えて、検出電流Ｉ１を出力電圧Ｖｏに変換することが可能となっている。

【0077】

また、この電流センサ１Ｅにおいても、電流センサ１Ｃと同様にして、検出レートを切り替え可能としつつ、２つの検出レート（第１検出レートおよび第３検出レート）においては、増幅器を含まない構成で、すなわち増幅器で発生するノイズの影響を受けずに、検出電流Ｉ１を第１検出電圧Ｖｄ１や第３検出電圧Ｖｄ３に変換して出力することができる。また、電流センサ１Ｅにおいても、電流センサ１Ｃと同様にして、電圧電流変換回路５での発熱と、第１検出抵抗１３および第３検出抵抗３３での発熱とを、異なるユニットに分散させる構成のため、中継ユニット５３内の温度上昇および終端ユニット５２内の温度上昇を共に低く抑えることができる。また、この電流センサ１Ｅによれば、電圧電流変換回路５および電流電圧変換回路（第２検出抵抗２３と増幅器２４とで構成される回路：電圧変換部６ｂ）が第１検出抵抗１３および第３検出抵抗３３とは異なる中継ユニット５３内に収納されているため、第１検出抵抗１３および第３検出抵抗３３の発熱に起因して平均温度がより高くなる傾向にある終端ユニット５２内に収納される構成とは異なり、電圧電流変換回路５および電流電圧変換回路の増幅器２４への第１検出抵抗１３の発熱による影響を回避することができる。

【0078】

また、電流センサ１Ａにおいて説明したように、他の電流センサ１Ｂ～１Ｅについても、ＣＰＵおよびＡ／Ｄ変換器などで構成された不図示の処理部を設けて、処理部がＡ／Ｄ変換器を介して出力電圧Ｖｏの電圧値を検出すると共に、検出した出力電圧Ｖｏの電圧値の大小に基づいて切替部７（電流センサ１Ｅでは、さらに切替部８）を切り替える処理（検出レートを自動で切り替える検出レートの自動切替え処理）を実行するようにすることもできる。

【0079】

さらには、電流センサ１Ａ～１Ｅについて、ＣＰＵおよびＡ／Ｄ変換器に加えて、Ｄ／Ａ変換器を備えた処理部を設けて、処理部が、上記の検出レートの自動切替え処理と共に、電圧電流変換回路５を構成する演算増幅器のオフセットや、増幅器２４を構成する演算増幅器のオフセットを調整するオフセット調整処理を実行するようにすることもできる。以下、電流センサ１Ｅをベースとして、この処理部を備えた構成の電流センサ１Ｆについて図７を参照して説明する。なお、電流センサ１Ｅの構成と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。

【0080】

この電流センサ１Ｆは、上記した電流センサ１Ｅの構成に加えて、バッファ１６および処理部１７を備えている。バッファ１６は、第２接続ケーブルＣＢ２の電圧を高入力インピーダンスで検出して、処理部１７に出力する。

【0081】

処理部１７は、ＣＰＵ１７ａ、Ａ／Ｄ変換器（図７では単に「Ａ／Ｄ」と表記するものとする）１７ｂ、および２つのＤ／Ａ変換器（図７では単に「Ｄ／Ａ」と表記するものとする）１７ｃ，１７ｄを備えている。Ａ／Ｄ変換器１７ｂは、バッファ１６から出力される電圧（一例として、第２接続ケーブルＣＢ２の電圧と同じ電圧値の電圧）を、その電圧値を示す電圧データＤ１に変換してＣＰＵ１７ａに出力する。

【0082】

ＣＰＵ１７ａは、検出レートの自動切替え処理において、切替部７を切り替えるための制御信号Ｓ１を出力すると共に、切替部８を切り替えるための制御信号Ｓ２を出力する。この制御信号Ｓ２については、第２接続ケーブルＣＢ２を介して終端ユニット５２に出力される。また、ＣＰＵ１７ａは、オフセット調整処理において、電圧電流変換回路５を構成する演算増幅器のオフセットを調整するための調整データＤ２をＤ／Ａ変換器１７ｃに出力し、増幅器２４を構成する演算増幅器のオフセットを調整するための調整データＤ３をＤ／Ａ変換器１７ｄに出力する。Ｄ／Ａ変換器１７ｃは、ＣＰＵ１７ａから入力した調整データＤ２を調整電圧Ｓ３に変換して、電圧電流変換回路５を構成する演算増幅器のオフセット調整端子に出力する。また、Ｄ／Ａ変換器１７ｄは、ＣＰＵ１７ａから入力した調整データＤ３を調整電圧Ｓ４に変換して、増幅器２４を構成する演算増幅器のオフセット調整端子に出力する。

【0083】

次いで、オフセット調整処理について具体的に説明する。

【0084】

最初に、電圧電流変換回路５を構成する演算増幅器のオフセット調整について説明する。この場合、磁気コア２に被検出電線６１が挿入されていない状態において、ＣＰＵ１７ａは、まず、伝送路ＴＬ１側に切り替えるための制御信号Ｓ１を切替部７に出力し、電圧変換部６ａ側に切り替えるための制御信号Ｓ２を切替部８に出力する。これにより、電圧電流変換回路５を構成する演算増幅器のオフセットに起因する負帰還電流Ｉ２が、中継ユニット５３からセンサユニット５１に出力され、次いで、中継ユニット５３を経由して終端ユニット５２に出力されて、電圧変換部６ａにおいて第１検出電圧Ｖｄ１に変換される。

【0085】

ＣＰＵ１７ａは、バッファ１６およびＡ／Ｄ変換器１７ｂを介して入力される電圧データＤ１に基づいて、第１検出電圧Ｖｄ１の電圧値を検出しつつ、この第１検出電圧Ｖｄ１の電圧値がゼロに近づくように、調整電圧Ｓ３用の調整データＤ２を変更してＤ／Ａ変換器１７ｃに出力する。Ｄ／Ａ変換器１７ｃは、この調整データＤ２を調整電圧Ｓ３に変換して、電圧電流変換回路５を構成する演算増幅器のオフセット調整端子に出力する。ＣＰＵ１７ａは、検出している第１検出電圧Ｖｄ１の電圧値がゼロになるまで、Ｄ／Ａ変換器１７ｃへの調整データＤ２の変更を繰り返す。また、ＣＰＵ１７ａは、第１検出電圧Ｖｄ１の電圧値がゼロになった時点での調整データＤ２を記憶すると共に、この調整データＤ２のＤ／Ａ変換器１７ｃへの出力を継続する。これにより、電圧電流変換回路５を構成する演算増幅器のオフセット調整端子への調整電圧Ｓ３の電圧値が、第１検出電圧Ｖｄ１の電圧値がゼロになった時点での電圧値に維持される。つまり、電圧電流変換回路５を構成する演算増幅器のオフセットがゼロの状態に維持される。これにより、電圧電流変換回路５を構成する演算増幅器のオフセット調整が完了する。

【0086】

なお、ＣＰＵ１７ａがバッファ１６およびＡ／Ｄ変換器１７ｂを介して検出している第１検出電圧Ｖｄ１（の電圧データＤ１）には、電圧電流変換回路５を構成する演算増幅器のオフセットだけでなく、磁電変換部３において生じるオフセットに起因して生じる電圧も含まれていることから、この電圧電流変換回路５を構成する演算増幅器のオフセット調整においては、結果として、電圧電流変換回路５を構成する演算増幅器および磁電変換部３全体でのオフセット調整が完了する。

【0087】

次に、増幅器２４を構成する演算増幅器のオフセット調整について説明する。この場合、上記のようにして、電圧電流変換回路５を構成する演算増幅器および磁電変換部３全体でのオフセット調整が完了し、かつ磁気コア２に被検出電線６１が挿入されていない状態において、ＣＰＵ１７ａは、まず、電圧変換部６ｂ側に切り替えるための制御信号Ｓ１を切替部７に出力し、電圧変換部６ａ側に切り替えるための制御信号Ｓ２を切替部８に出力する。これにより、電圧変換部６ｂは、オフセット調整が完了した状態の電圧電流変換回路５から出力される負帰還電流Ｉ２を第２検出電圧Ｖｄ２に変換して出力する。このときの負帰還電流Ｉ２はゼロアンペアであることから、第２検出電圧Ｖｄ２は、増幅器２４を構成する演算増幅器のオフセットに起因する電圧となっている。

【0088】

ＣＰＵ１７ａは、バッファ１６およびＡ／Ｄ変換器１７ｂを介して入力される電圧データＤ１に基づいて、第２検出電圧Ｖｄ２の電圧値を検出しつつ、この第２検出電圧Ｖｄ２の電圧値がゼロに近づくように、調整電圧Ｓ４用の調整データＤ３を変更してＤ／Ａ変換器１７ｄに出力する。Ｄ／Ａ変換器１７ｄは、この調整データＤ３を調整電圧Ｓ４に変換して、増幅器２４を構成する演算増幅器のオフセット調整端子に出力する。ＣＰＵ１７ａは、検出している第２検出電圧Ｖｄ２の電圧値がゼロになるまで、Ｄ／Ａ変換器１７ｄへの調整データＤ３の変更を繰り返す。また、ＣＰＵ１７ａは、第２検出電圧Ｖｄ２の電圧値がゼロになった時点での調整データＤ３を記憶すると共に、この調整データＤ３のＤ／Ａ変換器１７ｄへの出力を継続する。これにより、増幅器２４を構成する演算増幅器のオフセット調整端子への調整電圧Ｓ４の電圧値が、第２検出電圧Ｖｄ２の電圧値がゼロになった時点での電圧値に維持される。つまり、増幅器２４を構成する演算増幅器のオフセットがゼロの状態に維持される。これにより、増幅器２４を構成する演算増幅器のオフセット調整が完了する。

【0089】

次に、検出レートの自動切替え処理について具体的に説明する。なお、電流センサ１Ｅをベースとするこの電流センサ１Ｆには、中継ユニット５３の伝送路ＴＬ１を経由して終端ユニット５２内の電圧変換部６ｃに負帰還電流Ｉ２を供給したときの第３検出レート（数値「０．１」）と、中継ユニット５３の伝送路ＴＬ１を経由して終端ユニット５２内の電圧変換部６ａに負帰還電流Ｉ２を供給したときの第１検出レート（数値「１」）と、中継ユニット５３の電圧変換部６ｂに負帰還電流Ｉ２を供給すると共にこの電圧変換部６ｂから出力される電圧を終端ユニット５２内の電圧変換部６ａに供給したときの第２検出レート（数値「１０」）の３つの検出レートが存在している。したがって、この電流センサ１Ｆは、最も低い第３検出レートの検出レンジ（最も大きな検出電流Ｉ１を検出し得る最大検出レンジ）と、２番目に低い第１検出レートの検出レンジ（２番目に大きな検出電流Ｉ１を検出し得る中間検出レンジ）と、最も高い第２検出レートの検出レンジ（最も小さな検出電流Ｉ１を検出し得る最小検出レンジ）の３つの検出レンジを備えている。

【0090】

この検出レートの自動切替え処理では、ＣＰＵ１７ａは、バッファ１６およびＡ／Ｄ変換器１７ｂを介して入力される電圧データＤ１に基づいて、現在の検出レンジでの検出電圧（検出電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２，Ｖｄ３のいずれか）を検出しつつ、この検出電圧が、出力電圧Ｖｏに対して予め規定されているレンジアップ電圧範囲（例えば、出力電圧Ｖｏの最大電圧値の９０％以上となる電圧範囲）やレンジダウン電圧範囲（例えば、出力電圧Ｖｏの最大電圧値の１０％以下となる電圧範囲）に含まれるか否かを判別する。

【0091】

ＣＰＵ１７ａは、この判別の結果、検出電圧がレンジアップ電圧範囲に含まれていて、かつ現在の検出レンジの上の検出レンジが存在しているときには、切替部７に制御信号Ｓ１を出力すると共に、切替部８に制御信号Ｓ２を出力して、この上の検出レンジとなるように（検出レートが１段低くなるように）、切替部７および切替部８を連動して切り替える。また、ＣＰＵ１７ａは、この判別の結果、検出電圧がレンジダウン電圧範囲に含まれていて、かつ現在の検出レンジの下の検出レンジが存在しているときには、切替部７に制御信号Ｓ１を出力すると共に、切替部８に制御信号Ｓ２を出力して、この下の検出レンジとなるように（検出レートが１段高くなるように）、切替部７および切替部８を連動して切り替える。また、ＣＰＵ１７ａは、この判別の結果、検出電圧がレンジアップ電圧範囲およびレンジダウン電圧範囲のいずれにも含まれていないときには、切替部７に出力している制御信号Ｓ１、並びに切替部８に出力している制御信号Ｓ２を現状の状態に維持して（つまり、切替部７および切替部８を切り替えずに）、現在の検出レンジを維持する（つまり、現在の検出レートを維持する）。

【0092】

この電流センサ１Ｆでは、上記したように、電圧電流変換回路５および増幅器２４が収納された中継ユニット５３にバッファ１６および処理部１７を配設したことにより、中継ユニット５３と終端ユニット５２とを接続する第２接続ケーブルＣＢ２の信号線を、負帰還電流Ｉ２および検出電圧（検出電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２，Ｖｄ３のいずれか）を伝送する信号線以外に、制御信号Ｓ２のための信号線だけで済ますことができる。

【0093】

また、上記した各電流センサ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｅ，１Ｆにおいて、第１検出抵抗１３の抵抗値Ｒ１および第２検出抵抗２３の抵抗値Ｒ２を一例として５０Ωとしたのは、第１検出抵抗１３は、帰還巻線４の他端４ｂから第１検出抵抗１３を含む電圧変換部６ａまでの線路（区別のため、以下では第１線路ともいう）の終端抵抗として機能し、また第２検出抵抗２３は、帰還巻線４の他端４ｂから第２検出抵抗２３を含む電圧変換部６ｂまでの線路（区別のため、以下では第２線路ともいう）の終端抵抗として機能することから、インピーダンス整合のため、第１線路および第２線路の各特性インピーダンス（５０Ω）と同等となるように規定したものである。

【0094】

この場合、図１，２に示す電流センサ１Ａでは、第１線路とは、帰還巻線４の他端４ｂから、切替スイッチ７ａ（電流センサ１Ａがセンサユニット５１と終端ユニット５２とに２分割されて、相互間が接続ケーブルＣＢで接続されているときには、接続ケーブルＣＢおよび切替スイッチ７ａ）を経由して電圧変換部６ａの入力部１１に至る（実質的に電圧変換部６ａの第１検出抵抗１３に至る）までの線路である。また、第２線路とは、帰還巻線４の他端４ｂから、切替スイッチ７ａ（または、接続ケーブルＣＢおよび切替スイッチ７ａ）を経由して電圧変換部６ｂの入力部２１に至る（実質的に電圧変換部６ｂの第２検出抵抗２３に至る）までの線路である。

【0095】

また、図３に示す電流センサ１Ｂおよび図５に示す電流センサ１Ｄでは、第１線路とは、帰還巻線４の他端４ｂから、第１接続ケーブルＣＢ１、伝送路ＴＬ１、第２接続ケーブルＣＢ２、および切替スイッチ７ａを経由して電圧変換部６ａの入力部１１に至るまでの線路である。また、第２線路とは、帰還巻線４の他端４ｂから、第１接続ケーブルＣＢ１、伝送路ＴＬ１、第２接続ケーブルＣＢ２、および切替スイッチ７ａを経由して電圧変換部６ｂの入力部２１に至るまでの線路である。

【0096】

また、図４に示す電流センサ１Ｃでは、第１線路とは、帰還巻線４の他端４ｂから、第１接続ケーブルＣＢ１、切替スイッチ７ａ、伝送路ＴＬ１、切替スイッチ７ｂ、および第２接続ケーブルＣＢ２を経由して電圧変換部６ａの入力部１１に至るまでの線路である。また、第２線路とは、帰還巻線４の他端４ｂから、第１接続ケーブルＣＢ１および切替スイッチ７ａを経由して電圧変換部６ｂの入力部２１に至るまでの線路である。

【0097】

また、図６に示す電流センサ１Ｅおよび図７に示す電流センサ１Ｆでは、第１線路とは、帰還巻線４の他端４ｂから、第１接続ケーブルＣＢ１、切替スイッチ７ａ、伝送路ＴＬ１、切替スイッチ７ｂ、第２接続ケーブルＣＢ２、および切替スイッチ８ａを経由して電圧変換部６ａの入力部１１に至るまでの線路である。また、第２線路とは、帰還巻線４の他端４ｂから、第１接続ケーブルＣＢ１および切替スイッチ７ａを経由して電圧変換部６ｂの入力部２１に至るまでの線路である。

【0098】

この構成により、上記した各電流センサ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆによれば、負帰還電流Ｉ２を第１検出電圧Ｖｄ１に変換する第１検出抵抗１３の抵抗値Ｒ１が、この第１検出抵抗１３に負帰還電流Ｉ２を供給する第１線路の特性インピーダンス（５０Ω）に規定されているため、第１検出電圧Ｖｄ１についての波形歪みを低く抑えることができる。また、検出電流Ｉ１が交流信号のときの負帰還電流Ｉ２は、検出電流Ｉ１と同じ周波数の交流信号となり、第１線路とグランドＧとの間に浮遊容量が存在する場合には、第１検出抵抗１３およびこの浮遊容量の並列回路の合成インピーダンスで、第１検出電圧Ｖｄ１に変換される。この場合、この並列回路での第１検出電圧Ｖｄ１への変換は、浮遊容量の容量値Ｃと第１検出抵抗１３の抵抗値Ｒ１との乗算値（Ｃ・Ｒ１）で表されるパラメータの影響を受けて、負帰還電流Ｉ２の周波数が高くなる程、第１検出電圧Ｖｄ１の電圧値が低下する（つまり、負帰還電流Ｉ２の検出帯域が制限される）。しかしながら、上記の各電流センサ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆによれば、並列回路を構成する第１検出抵抗１３の抵抗値Ｒ１が５０Ωと低い値であることから、乗算値（Ｃ・Ｒ１）による検出帯域の制限の影響を低くすることができ、負帰還電流Ｉ２の検出帯域をより高い周波数まで広げることができる。

【0099】

また、この各電流センサ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆによれば、負帰還電流Ｉ２を第２検出電圧Ｖｄ２に変換する電圧変換部６ｂに含まれる第２検出抵抗２３（第２線路の終端抵抗）の抵抗値Ｒ２が、この第２検出抵抗２３に負帰還電流Ｉ２を供給する第２線路の特性インピーダンス（５０Ω）に規定されているため、第２検出抵抗２３の両端間電圧、ひいては電圧変換部６ｂから出力される第２検出電圧Ｖｄ２についての波形歪みを低く抑えることができる。

【0100】

また、各電流センサ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆでは、第１検出レートのときには、第１検出電圧Ｖｄ１がそのまま出力電圧Ｖｏとして出力端子９から外部に出力される構成のため、第１検出レートのときの出力電圧Ｖｏについての波形歪みを低く抑えることができる。また、各電流センサ１Ａ，１Ｂ，１Ｄでは、第２検出レートのときには、第２検出電圧Ｖｄ２がそのまま出力電圧Ｖｏとして出力端子９から外部に出力される構成のため、第２検出レートのときの出力電圧Ｖｏについての波形歪みを低く抑えることができる。

【0101】

また、各電流センサ１Ｃ，１Ｅ，１Ｆでは、第２検出レートのときには、第２検出電圧Ｖｄ２は他の抵抗としての第１検出抵抗１３で終端された線路を介して出力端子９から出力電圧Ｖｏとして外部に出力される構成であるが、この線路（電流センサ１Ｃでは図４に示すように、電圧変換部６ｂの出力部２２から、切替スイッチ７ｂおよび第２接続ケーブルＣＢ２を経由して第１検出抵抗１３に至る線路であり、電流センサ１Ｅ，１Ｆでは図６，７に示すように、電圧変換部６ｂの出力部２２から、切替スイッチ７ｂ、第２接続ケーブルＣＢ２および切替スイッチ８ａを経由して第１検出抵抗１３に至る線路である。以下、負帰還電流Ｉ２を伝送する第１線路および第２線路と区別するため、電圧伝送線路ともいう）は、図４，６，７に示すように、上記した第１線路の一部とほぼ重複する。このため、この電圧伝送線路は、その特性インピーダンスが第１線路の特性インピーダンスと同等に規定されている。したがって、電圧変換部６ｂからこの線路に出力された第２検出電圧Ｖｄ２は、波形歪みが低く抑えられた状態で第１検出抵抗１３まで伝送されて、出力電圧Ｖｏとして出力される。したがって、各電流センサ１Ｃ，１Ｅ，１Ｆにおいても、第２検出レートのときの出力電圧Ｖｏについての波形歪みを低く抑えることができる。

【0102】

また、各電流センサ１Ｃ，１Ｅ，１Ｆでは、電圧変換部６ｂの出力抵抗２５の抵抗値Ｒｏを、上記の電圧伝送線路の特性インピーダンスと同等（本例では５０Ω）に規定したときには、電圧変換部６ｂの出力インピーダンスが電圧伝送線路の特性インピーダンスと整合する状態となる。このため、この構成の各電流センサ１Ｃ，１Ｅ，１Ｆによれば、第２検出レート（Ｒ２／ｎ×ｋ×Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒｏ））のときに、電圧変換部６ｂから出力された第２検出電圧Ｖｄ２を、電圧伝送線路を介して第１検出抵抗１３まで波形歪みを一層低く抑えた状態で伝送することができる。

【0103】

なお、上記の電圧伝送線路については、第１線路の一部と重複しない部位（電圧変換部６ｂの出力部２２から切替スイッチ７ｂまでの部位）での特性インピーダンスを、第１線路の特性インピーダンスと同等にできない構成を採用せざるを得ないときであっても、主たる部位（第２接続ケーブルＣＢ２）が共通のため、出力電圧Ｖｏについての波形歪みを低く抑えることが可能となっている。

【0104】

また、本例の電流センサ１Ｄ，１Ｅ，１Ｆでは、上記したように、第３検出レートのときに負帰還電流Ｉ２が伝送される線路（帰還巻線４の他端４ｂから第３検出抵抗３３を含む電圧変換部６ｃまでの線路。区別のため、以下では第３線路ともいう）は、第１検出レートのときに負帰還電流Ｉ２が伝送される第１線路全体とほぼ全体に亘って重複することから、その特性インピーダンスは第１線路の特性インピーダンス（５０Ω）と同等に構成されている。一方、この第３線路の終端抵抗として機能する第３検出抵抗３３の抵抗値Ｒ３は本例では５Ωである。このため、第３検出レートのときには、第３検出抵抗３３の抵抗値Ｒ３は、第３線路の特性インピーダンスと整合が取れていない状態となっている。

【0105】

しかしながら、第１検出レートや第２検出レートのときの出力電圧Ｖｏについての波形歪みの低減よりも、第３検出レートのときの出力電圧Ｖｏについての波形歪みの低減を重視するときには、第３検出抵抗３３の抵抗値Ｒ３を第３線路の特性インピーダンス（５０Ω）に規定する構成を採用してもよいのは勿論である。

【符号の説明】

【0106】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ 電流センサ
２ 磁気コア
３ 磁電変換部
４ 帰還巻線
５ 電圧電流変換回路
６ａ，６ｂ 電圧変換部
７ 第１切替部
８ 第２切替部
９ 出力端子
１３ 第１検出抵抗
２３ 第２検出抵抗
３３ 第３検出抵抗
６１ 検出導体
Ｉ１ 検出電流
Ｉ２ 負帰還電流
Ｖｄ１ 第１検出電圧
Ｖｄ２ 第２検出電圧
Ｖｄ３ 第３検出電圧
Ｖｏ 出力電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】