JP2003014789A - 電流センサ及び電流センサのコア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の電源ラインの通電状態を検知可能とし
た小型かつ低コストな電流センサ、及び電流センサのコ
アを提供すること。 【解決手段】 略櫛歯状に形成された一対のコア片２２
を所定の間隔をおいて対向配置し、各電源ライン２７
ｕ，２７ｖ，２７ｗが挿通される被検出部Ｈ１，Ｈ２，
Ｈ３を区画形成するとともに、各被検出部Ｈ１，Ｈ２，
Ｈ３毎に磁気ギャップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を形成す
る。そして、磁気ギャップＳ１，Ｓ４に、ホール素子２
５，２６をそれぞれ介在配備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種電源ラインの
通電状態を検知する電流センサ、及び電流センサのコア
に関わるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、各種電源ラインに流れる電流によ
り生じる磁束を検出することにより、電源ラインの通電
状態、例えば、短絡或いは断線状態、又は電流値などを
検知する電流センサが知られている。

【０００３】図１４に従来の電流センサの斜視図を示
す。この電流センサ９０は、一部が開放されて磁気ギャ
ップＳが形成されたコア９１と、当該コア９１の磁気ギ
ャップＳ中に介在配備されたホール素子９２とを備えて
いる。コア９１には電源ライン９３が挿通され、この挿
通される電源ライン９３に流れる電流により生じる磁束
が、コア９１を通って磁気ギャップＳ中のホール素子９
２にて検出され、その電源ライン９３の通電状態が検知
されるように構成されている。

【０００４】そして、このような電流センサ９０を用い
て複数の電源ライン９３の通電状態を検知する場合、図
１５に示すように、各電源ライン９３ｕ，９３ｖ，９３
ｗ毎に、コア９１ｕ，９１ｖ，９１ｗ及びホール素子９
２ｕ，９２ｖ，９２ｗをそれぞれ設定していた。すなわ
ち、一対のコア９１及びホール素子９２を内蔵した電流
センサ９０を複数用いるか、或いは、複数のコア９１及
びホール素子９２を内蔵した電流センサ９０を用いてい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のよ
うに各電源ライン９３ｕ，９３ｖ，９３ｗ毎にコア９１
ｕ，９１ｖ，９１ｗ及びホール素子９２ｕ，９２ｖ，９
２ｗをそれぞれ設定すると、部品点数が増加し、低コス
ト化を図ることができないという問題があった。そし
て、この問題は、通電状態を検知しようとする電源ライ
ン９３の増加にともなって顕著になる。

【０００６】また、一対のコア９１及びホール素子９２
を内蔵した電流センサ９０を複数用いる場合は、電流セ
ンサ９０の組み付けが複数回要求され、電流センサ９０
の組み付け作業性が悪いという問題があった。

【０００７】さらに、複数のコア９１及びホール素子９
２を内蔵した電流センサ９０を用いる場合は、部品点数
の増加により構成が複雑化し、また、電流センサ９０の
大型化が避けられないという問題があった。

【０００８】一方、上記従来の電流センサ９０は、各ホ
ール素子９２ｕ，９２ｖ，９２ｗが各電源ライン９３
ｕ，９３ｖ，９３ｗの通電状態をそれぞれ個別に検知す
るように構成されていたため、ホール素子９２ｕ，９２
ｖ，９２ｗに冗長性がないという問題があった。

【０００９】本発明は、上記課題に着目してなされたも
のであり、その目的は、複数の電源ラインの通電状態を
検知可能な小型かつ低コストな電流センサ、及び電流セ
ンサのコアを実現することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、一部が開放されて磁気
ギャップが形成されたコアと、当該コアの磁気ギャップ
中に介在配備され、コアを通る磁束を電気信号に変換し
て外部に出力する磁電変換部とを備えた電流センサにお
いて、前記コアに、電源ラインが挿通される被検出部を
複数区画形成するとともに、各被検出部毎に磁気ギャッ
プを形成し、少なくとも１以上の磁気ギャップに前記磁
電変換部を設けたことを特徴とする。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記被検出部を、３つ形成したことを
特徴とする。請求項３に記載の発明は、一部が開放され
て磁気ギャップが形成された電流センサのコアにおい
て、電源ラインが挿通される被検出部を複数区画形成す
るとともに、各被検出部毎に磁気ギャップを形成したこ
とを特徴とする。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、前記被検出部を、３つ形成したことを
特徴とする。このようにコアに被検出部及び磁気ギャッ
プを形成すると、区画形成された各被検出部に挿通され
る電源ライン毎に、少なくとも１の磁気ギャップを通る
回周磁路が複数形成されるとともに、複数の電源ライン
に共通する回周磁路が形成されるようになる。そして、
この複数の電源ラインに共通する回周磁路の磁気ギャッ
プに磁電変換部を設けることにより、１の磁電変換部に
て複数の電源ラインの通電状態を検知することができ
る。

【００１３】従って、１の磁電変換部にて複数の電源ラ
インの通電状態を検知可能な電流センサを実現すること
ができる。そして、少なくとも１つのコア及び磁電変換
部にて複数の電源ラインの通電状態を検知することがで
きるため、部品点数の増加を抑制して低コスト化を図る
ことができる。また、部品点数の増加を抑制したもので
あることから、構成が簡易となりさらに小型化を図るこ
とができる。さらに、磁電変換部の電源回路や処理回路
を共通化してより一層の小型化及び低コスト化を図るこ
とができる。

【００１４】一方、磁電変換部を２以上設けた場合は、
１つの電源ラインの通電状態を複数の磁電変換部にて検
知することができる。換言すれば、上記従来のように各
電源ライン毎にそれぞれ個別の磁電変換部が設定された
構成ではなく、各電源ライン毎に複数の磁電変換部が設
定された構成となる。従って、磁電変換部に冗長性を持
たせることができる。

【００１５】そして、コアに被検出部を３つ形成するこ
とにより、３本の電源ラインの通電状態を検知可能な小
型かつ低コストな電流センサを実現することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明を
具体化した電流センサの第１実施形態を、図１に基づい
て説明する。

【００１７】図１に示すように、本実施形態の電流セン
サ２０は、コア２１と磁電変換部としてのホール素子２
５，２６とを備えている。なお、この電流センサ２０
は、コア２１及びホール素子２５が筐体内に収容配置さ
れたものであるが、図示を省略する。

【００１８】図２に示すように、コア２１は、鉄、鉄系
合金或いはパーマロイなどの磁性体材料よりなる一対の
コア片２２からなる。コア片２２は、外形が左右対称の
略櫛歯状に形成され、図示の如く略同形状の凸部２３
ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが等間隔に４箇所に形成さ
れ、これにより略同形状の凹部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ
が３個所に形成されている。

【００１９】各コア片２２は所定の間隔をおいて対向配
置され、各凸部２３ａ間に磁気ギャップＳ１が、各凸部
２３ｂ間に磁気ギャップＳ２が、各凸部２３ｃ間に磁気
ギャップＳ３が、各凸部２３ｄ間に磁気ギャップＳ４が
それぞれ形成されている。一方、コア片２２の各凹部２
４ａ間、各凹部２４ｂ間及び各凹部２４ｃ間にはそれぞ
れ空間が形成され、これら各空間が、各電源ラインが挿
通される被検出部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３となる。

【００２０】磁気ギャップＳ１，Ｓ４の略中央位置に
は、ホール素子２５，２６がそれぞれ介在配備されてい
る（図１参照）。各ホール素子２５，２６は図示しない
基板に実装されたものであり、この基板を介して外部装
置（図示しない）と電気的に接続されている。そして、
各ホール素子２５，２６は、それぞれ磁気ギャップＳ
１，Ｓ４を通る磁束を検出し、電圧に変換して外部装置
に出力する。

【００２１】コア２１の各被検出部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３に
は、電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗがそれぞれ挿通
され（図１参照）、この各電源ライン２７ｕ，２７ｖ，
２７ｗに流れる電流により生じる磁束がホール素子２
５，２６にて検出され、各電源ライン２７ｕ，２７ｖ，
２７ｗの短絡或いは断線状態、又は電流値などが検出さ
れる。

【００２２】従って、コア２１には、電源ライン２７
ｕ，２７ｖ，２７ｗが挿通される被検出部Ｈ１，Ｈ２，
Ｈ３が複数区画形成されるとともに、各被検出部Ｈ１，
Ｈ２，Ｈ３毎に、少なくとも１以上の磁気ギャップＳ
１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４が形成されている。そして、各被
検出部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３及び各磁気ギャップＳ１，Ｓ
２，Ｓ３，Ｓ４は、一対のコア片２２を対向配置するこ
とにより形成され、各被検出部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は、磁
気ギャップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を介して区画形成さ
れている。

【００２３】次に、上記のように構成した電流センサ２
０の作用について説明する。なお、以下の説明において
は理解を容易にするために、各磁気ギャップＳ１，Ｓ
２，Ｓ３，Ｓ４の寸法、及び各被検出部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ
３の寸法はそれぞれ完全同一であるものとする。また、
各電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗに流れる電流は定
格電流であり、その電流値は同一とする。

【００２４】この電流センサ２０において、ホール素子
２５が磁気ギャップＳ１にて検出する磁束密度は、磁気
回路上、各電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗに流れる
電流により磁気ギャップＳ１に生じる磁束密度（以下、
それぞれ個別磁束密度Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗという）の総和
（以下、合成磁束密度Ｘｓｕｍという）となる。同様
に、ホール素子２６が磁気ギャップＳ４にて検出する磁
束密度は、各電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗに流れ
る電流により磁気ギャップＳ４に生じる個別磁束密度Ｙ
ｕ，Ｙｖ，Ｙｗの総和（以下、合成磁束密度Ｙｓｕｍと
いう）となる。

【００２５】一方、これら合成磁束密度Ｘｓｕｍ，Ｙｓ
ｕｍにおいて、個別磁束密度Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗ，Ｙｕ，
Ｙｖ，Ｙｗの寄与度は異なる。すなわち、下記（１）式
に示すように、ホール素子２５が検出する合成磁束密度
Ｘｓｕｍにおいては、電源ライン２７ｗ、電源ライン２
７ｖ、電源ライン２７ｕの順に寄与度ａ，ｂ，ｃが大き
くなる。また、下記（２）式に示すように、ホール素子
２６が検出する合成磁束密度Ｙｓｕｍにおいては、電源
ライン２７ｕ、電源ライン２７ｖ、電源ライン２７ｗの
順に寄与度ｄ，ｅ，ｆが大きくなる。 Ｘｓｕｍ＝ａＸｕ＋ｂＸｖ＋ｃＸｗ（但し、１＞ａ＞ｂ＞ｃ≧０）・・・（１） Ｙｓｕｍ＝ｄＹｕ＋ｅＹｖ＋ｆＹｗ（但し、０≦ｄ＜ｅ＜ｆ＜１）・・・（２） そのため、各電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗに異常
が生じた場合は、各個別磁束密度Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗ，Ｙ
ｕ，Ｙｖ，Ｙｗの寄与度ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆに基づ
いて合成磁束密度Ｘｓｕｍ，Ｙｓｕｍが変動する。従っ
て、この合成磁束密度Ｘｓｕｍ，Ｙｓｕｍの変動を、各
個別磁束密度Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗ，Ｙｕ，Ｙｖ，Ｙｗの寄
与度ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆに基づいて判別することに
より、各電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗの通電状態
を検知することができる。

【００２６】なお、この電流センサ２０においては、各
電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗの個別磁束密度Ｘ
ｕ，Ｘｖ，Ｘｗ，Ｙｕ，Ｙｖ，Ｙｗ及び寄与度ａ，ｂ，
ｃ，ｄ，ｅ，ｆ並びにホール素子２５，２６の合成磁束
密度Ｘｓｕｍ，Ｙｓｕｍ等の関係については、予め外部
装置（図示しない）に基準信号として格納されている。
そして、ホール素子２５，２６が検出する合成磁束密度
Ｘｓｕｍ，Ｙｓｕｍの変動は、この基準信号に基づいて
外部装置にて判別される。

【００２７】以下、各電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７
ｗに、各々独立した直流電流が流れる場合の電流検知に
ついて具体的に説明する。この場合、ホール素子２５，
２６が検出する合成磁束密度Ｘｓｕｍ，Ｙｓｕｍの変動
は、ピーク強度（磁束密度の絶対値）の変動として検出
される。従って、この合成磁束密度Ｘｓｕｍ，Ｙｓｕｍ
のピーク強度の変動を、各個別磁束密度Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘ
ｗ，Ｙｕ，Ｙｖ，Ｙｗの寄与度ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ
に基づいて判別することにより、各電源ライン２７ｕ，
２７ｖ，２７ｗの通電状態を検知することができる。以
下、詳述する。

【００２８】まず、各電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７
ｗにそれぞれ定格電流が流れている場合のホール素子２
５，２６が検出する合成磁束密度Ｘｓｕｍ，Ｙｓｕｍを
基準値とする。このときのホール素子２５の基準値とホ
ール素子２６の基準値は等しいものとする。

【００２９】ここで、いずれかの電源ライン２７ｕ，２
７ｖ，２７ｗが断線した場合、ホール素子２５，２６の
検出する合成磁束密度Ｘｓｕｍ，Ｙｓｕｍはいずれも基
準値より小さくなる。そして、ホール素子２５の検出す
る合成磁束密度Ｘｓｕｍの変動量は、上述した個別磁束
密度Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗの寄与度ａ，ｂ，ｃから、電源ラ
イン２７ｕが断線した場合の変動量が最も大きく、電源
ライン２７ｖが断線した場合、電源ライン２７ｗが断線
した場合の順に小さくなる。従って、ホール素子２５の
検出する合成磁束密度Ｘｓｕｍと基準値との大小関係及
びその変動量を、各個別磁束密度Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗの寄
与度ａ，ｂ，ｃから判別することにより、各電源ライン
２７ｕ，２７ｖ，２７ｗの断線の有無及び断線個所を検
知することができる。従って、１つのホール素子２５に
て３つの電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗの断線状態
を検知することができる。

【００３０】同様に、ホール素子２６の検出する合成磁
束密度Ｙｓｕｍの変動量は、上述した個別磁束密度Ｙ
ｕ，Ｙｖ，Ｙｗの寄与度ｄ，ｅ，ｆから、電源ライン２
７ｗが断線した場合の変動量が最も大きく、電源ライン
２７ｖが断線した場合、電源ライン２７ｕが断線した場
合の順に小さくなる。従って、ホール素子２６の検出す
る合成磁束密度Ｙｓｕｍと基準値との大小関係及びその
変動量を、各個別磁束密度Ｙｕ，Ｙｖ，Ｙｗの寄与度
ｄ，ｅ，ｆから判別することにより、各電源ライン２７
ｕ，２７ｖ，２７ｗの断線の有無及び断線個所を検知す
ることができる。従って、１つのホール素子２６にて３
つの電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗの断線状態を検
知することができる。

【００３１】また、電源ライン２７ｕが断線した場合
は、上述した個別磁束密度Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗ，Ｙｕ，Ｙ
ｖ，Ｙｗの寄与度ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆから、合成磁
束密度Ｘｓｕｍが合成磁束密度Ｙｓｕｍより小さくな
る。同様の理由により、電源ライン２７ｖが断線した場
合は合成磁束密度Ｘｓｕｍが合成磁束密度Ｙｓｕｍと等
しくなり、電源ライン２７ｗが断線した場合は合成磁束
密度Ｘｓｕｍが合成磁束密度Ｙｓｕｍより大きくなる。
従って、合成磁束密度Ｘｓｕｍ，Ｙｓｕｍと基準値との
大小関係、及び、合成磁束密度Ｘｓｕｍと合成磁束密度
Ｙｓｕｍとの大小関係を判別することにより、各電源ラ
イン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗの断線の有無及び断線個所
を検知することができる。従って、２つのホール素子２
５，２６にて３つの電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗ
の断線状態を検知することができる。そして、この場
合、上述したようにホール素子２５，２６はそれぞれ単
独で各電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗの断線状態を
検知することができるため、ホール素子２５，２６に冗
長性を持たせることができる。

【００３２】一方、いずれかの電源ライン２７ｕ，２７
ｖ，２７ｗが短絡した場合、合成磁束密度Ｘｓｕｍ，Ｙ
ｓｕｍは基準値より大きくなる。そして、電源ライン２
７ｕが短絡した場合は、上述した個別磁束密度Ｘｕ，Ｘ
ｖ，Ｘｗ，Ｙｕ，Ｙｖ，Ｙｗの寄与度ａ，ｂ，ｃ，ｄ，
ｅ，ｆから、合成磁束密度Ｘｓｕｍが合成磁束密度Ｙｓ
ｕｍより大きくなる。同様の理由により、電源ライン２
７ｖが短絡した場合は合成磁束密度Ｘｓｕｍと合成磁束
密度Ｙｓｕｍとが等しくなり、電源ライン２７ｗが短絡
した場合は合成磁束密度Ｘｓｕｍが合成磁束密度Ｙｓｕ
ｍより小さくなる。従って、合成磁束密度Ｘｓｕｍ，Ｙ
ｓｕｍと基準値との大小関係、及び、合成磁束密度Ｘｓ
ｕｍと合成磁束密度Ｙｓｕｍとの大小関係を判別するこ
とにより、各電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗの短絡
の有無及び短絡個所を検知することができる。すなわ
ち、２つのホール素子２５，２６にて３つの電源ライン
２７ｕ，２７ｖ，２７ｗの短絡状態を検知することがで
きる。

【００３３】ここで、上記断線状態の検知の場合と同様
に、１つのホール素子２５，２６にて複数の電源ライン
２７ｕ，２７ｖ，２７ｗの短絡の有無、及び短絡した電
源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗを特定することも可能
である。但し、短絡状態を検知する場合は、短絡の程度
により合成磁束密度Ｘｓｕｍ，Ｙｓｕｍのピーク強度の
変動が異なるため、検出精度が低下するおそれがある。
従って、実用上は、上述したように２つのホール素子２
５，２６を用いて判別することが望ましい。

【００３４】他方、各電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７
ｗのいずれか１のみに電流が流れている場合には、各電
源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗの電流値をホール素子
２５にて測定することができる。すなわち、１つのホー
ル素子２５（ホール素子２６）にて、３つの電源ライン
２７ｕ，２７ｖ，２７ｗの電流値を測定することができ
る。

【００３５】また、ホール素子を３箇所に設けることに
より、各電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗに流れる電
流値を測定することもできる。この場合、断線及び短絡
状態の検知に関しては、上述したように１つのホール素
子２５（ホール素子２６）にて３本の電源ライン２７
ｕ，２７ｖ，２７ｗの断線状態を、また、２つのホール
素子２５，２６にて３本の電源ライン２７ｕ，２７ｖ，
２７ｗの短絡状態を検知することができるため、ホール
素子２５，２６に冗長性を持たせることができる。

【００３６】次いで、各電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２
７ｗに、３相モータの駆動電源となる位相差が１２０°
相違する定格３相交流電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）が流れ
る場合の電流検知について具体的に説明する。

【００３７】この場合、ホール素子２５，２６が検出す
る合成磁束密度Ｘｓｕｍ，Ｙｓｕｍは、各個別磁束密度
Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗ，Ｙｕ，Ｙｖ，Ｙｗの合成波となり、
合成磁束密度Ｘｓｕｍ，Ｙｓｕｍの変動は、ピーク強度
（磁束密度の絶対値）及び位相の変動として検出され
る。従って、この合成磁束密度Ｘｓｕｍ，Ｙｓｕｍのピ
ーク強度及び位相の変動を、各個別磁束密度Ｘｕ，Ｘ
ｖ，Ｘｗ，Ｙｕ，Ｙｖ，Ｙｗの寄与度ａ，ｂ，ｃ，ｄ，
ｅ，ｆに基づいて判別することにより、各電源ライン２
７ｕ，２７ｖ，２７ｗの通電状態を検知することができ
る。なお、この３相交流電流の電流検知においては、各
ホール素子２５，２６の検出する合成磁束密度Ｘｓｕ
ｍ，Ｙｓｕｍの変動は、センサ出力波形の変動として把
握できることから、センサ出力波形のピーク強度及び位
相の変動に基づいて説明する。

【００３８】まず、各電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７
ｗに電流が流れる場合（正常時）における電流波形を図
３（ａ）に、このときの各ホール素子２５，２６の検出
する合成磁束密度Ｘｓｕｍ，Ｙｓｕｍのセンサ出力波形
（Ｂ１，Ｂ２，（Ｂ１＋Ｂ２））を図３（ｂ）に示す。
図３（ｂ）からも明らかなように、正常時においては、
ホール素子２５のセンサ出力（Ｂ１）とホール素子２６
のセンサ出力（Ｂ２）の合成出力（Ｂ１＋Ｂ２）は、ゼ
ロとなる。

【００３９】ここで、いずれかの電源ライン２７ｕ，２
７ｖ，２７ｗが断線すると、上述したように各個別磁束
密度Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗ，Ｙｕ，Ｙｖ，Ｙｗの寄与度ａ，
ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆに基づいて、センサ出力波形（Ｂ
１，Ｂ２，（Ｂ１＋Ｂ２））が変動する。具体的には、
電源ライン２７ｕが断線すると、電流波形が図４（ａ）
に示すように変動し、これにより各ホール素子２５，２
６のセンサ出力波形（Ｂ１，Ｂ２，（Ｂ１＋Ｂ２））が
図４（ｂ）に示すように変動する。同様に、電源ライン
２７ｖが断線すると、電流波形が図５（ａ）に示すよう
に変動し、各ホール素子２５，２６のセンサ出力波形
（Ｂ１，Ｂ２，（Ｂ１＋Ｂ２））が図５（ｂ）に示すよ
うに変動する。同様に、電源ライン２７ｗが断線する
と、電流波形が図６（ａ）に示すように変動し、各ホー
ル素子２５，２６のセンサ出力波形（Ｂ１，Ｂ２，（Ｂ
１＋Ｂ２））が図６（ｂ）に示すように変動する。そし
て、各電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗの断線時にお
けるセンサ出力波形（Ｂ１，Ｂ２，（Ｂ１＋Ｂ２））
は、それぞれピーク強度又は位相が相違する。

【００４０】従って、正常時に対するホール素子２５の
センサ出力（Ｂ１）のピーク強度及び位相の変動を判別
することにより、各電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗ
の断線の有無、及び断線した電源ライン２７ｕ，２７
ｖ，２７ｗを特定することができる。すなわち、１つの
ホール素子２５にて３つの電源ライン２７ｕ，２７ｖ，
２７ｗの断線状態を検知することができる。なお、ホー
ル素子２６についても同様である。

【００４１】また、正常時に対するホール素子２５，２
６の合成出力（Ｂ１＋Ｂ２）のピーク強度及び位相の変
動を判別することにより、各電源ライン２７ｕ，２７
ｖ，２７ｗの断線の有無、及び断線した電源ライン２７
ｕ，２７ｖ，２７ｗを特定することもできる。この場
合、正常時におけるホール素子２５，２６の合成出力
（Ｂ１＋Ｂ２）がゼロであることから、断線の有無をオ
ン−オフで判別することができ、断線状態を高精度に検
知することができる。すなわち、２つのホール素子２
５，２６にて３つの電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗ
の断線状態を高精度に検知することができる。そして、
この場合、上述したようにホール素子２５，２６はそれ
ぞれ単独で各電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗの断線
状態を検知することができるため、ホール素子２５，２
６に冗長性を持たせることができる。

【００４２】他方、いずれかの電源ライン２７ｕ，２７
ｖ，２７ｗが短絡すると、上述したように各個別磁束密
度Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗ，Ｙｕ，Ｙｖ，Ｙｗの寄与度ａ，
ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆに基づいてセンサ出力波形（Ｂ１，
Ｂ２，（Ｂ１＋Ｂ２））が変動する。具体的には、電源
ライン２７ｕが短絡すると、電流波形が図７（ａ）に示
すように変動し、これにより各ホール素子２５，２６の
センサ出力波形（Ｂ１，Ｂ２，（Ｂ１＋Ｂ２））が図７
（ｂ）に示すように変動する。同様に、電源ライン２７
ｖが短絡すると、電流波形が図８（ａ）に示すように変
動し、各ホール素子２５，２６のセンサ出力波形（Ｂ
１，Ｂ２，（Ｂ１＋Ｂ２））が図８（ｂ）に示すように
変動する。同様に、電源ライン２７ｗが短絡すると、電
流波形が図９（ａ）に示すように変動し、各ホール素子
２５，２６のセンサ出力波形（Ｂ１，Ｂ２，（Ｂ１＋Ｂ
２））が図９（ｂ）に示すように変動する。そして、各
電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗの短絡時におけるセ
ンサ出力波形は、それぞれピーク強度又は位相が相違す
る。

【００４３】従って、正常時に対するホール素子２５，
２６のセンサ出力（Ｂ１，Ｂ２）及びこれらの合成出力
（Ｂ１＋Ｂ２）のピーク強度及び位相の変動を判別する
ことにより、各電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗの短
絡の有無、及び短絡した電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２
７ｗを特定することができる。すなわち、２つのホール
素子２５，２６にて３つの電源ライン２７ｕ，２７ｖ，
２７ｗの短絡状態を検知することができる。

【００４４】ここで、上記断線状態の検知の場合と同様
に、１つのホール素子２５（ホール素子２６）にて複数
の電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗの短絡の有無、及
び短絡した電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗを特定す
ることも可能である。但し、短絡状態を検知する場合
は、短絡の程度によりセンサ出力のピーク強度及び位相
の変動が異なるため、検出精度が低下するおそれがあ
る。従って、実用上は、上述したように２つのホール素
子２５，２６を用い、合成出力（Ｂ１＋Ｂ２）の変動を
判別することが望ましい。この場合、正常時におけるホ
ール素子２５，２６の合成出力（Ｂ１＋Ｂ２）がゼロで
あることから、漏電状態を高精度に検知することができ
る。

【００４５】また、ホール素子を３箇所に設けることに
より、各電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗに流れる電
流値を測定することもできる。この場合、断線及び短絡
状態の検知に関しては、上述したように１つのホール素
子２５（ホール素子２６）にて３本の電源ライン２７
ｕ，２７ｖ，２７ｗの断線状態を、また、２つのホール
素子２５，２６にて３本の電源ライン２７ｕ，２７ｖ，
２７ｗの短絡状態を検知することができるため、ホール
素子２５，２６に冗長性を持たせることができる。

【００４６】以上詳述したように、本実施形態によれば
以下に示す作用効果が奏される。 ・ コア２１に、電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗが
挿通される被検出部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を区画形成すると
ともに、各被検出部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３毎に少なくとも１
以上の磁気ギャップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を形成し、
磁気ギャップＳ１，Ｓ４にホール素子２５，２６を設け
た。

【００４７】このように構成すると、１つのホール素子
２５（ホール素子２６）及び１つのコア２１にて、３つ
の電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗの断線状態を検知
することができる。また、２つのホール素子２５，２６
及び１つのコア２１にて、３つの電源ライン２７ｕ，２
７ｖ，２７ｗの断線状態及び漏電状態を検知することが
できる。

【００４８】従って、電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７
ｗ相当数のホール素子２５，２６及びコア２１を用意す
る必要がなく、通電状態を検知しようとする電源ライン
の増加にともなう部品点数の増加を抑制することがで
き、低コスト化を図ることができる。また、部品点数の
増加を抑制したため、構成が簡易となり小型化を図るこ
とができる。さらに、ホール素子２５，２６の基板等を
共通化することでき、小型化及び省スペース化に寄与す
ることができる。加えて、１つの電源ライン２７ｕ，２
７ｖ，２７ｗの通電状態を、複数のホール素子２５，２
６にて監視することができるため、ホール素子２５，２
６に冗長性を持たせることができる。

【００４９】・ コア２１に、３つの被検出部Ｈ１，Ｈ
２，Ｈ３を区画形成した。このように構成することによ
り、３相モータなどの駆動電源となる３相交流電流の電
流検知に好適に用いることができる電流センサを実現す
ることができる。

【００５０】・ 略同形状の一対のコア片２２を、所定
の間隔をおいて対向配置した。このように構成すると、
磁気ギャップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４及び被検出部Ｈ
１，Ｈ２，Ｈ３を簡易に形成することができる。従っ
て、複雑な形状のコア２１であっても容易に具現化する
ことができる。しかも、構成の簡易なコア片２２とする
ことにより、製造が容易となるとともに、歩留まりを向
上させることができ、低コスト化に寄与することができ
る。

【００５１】（第２実施形態）以下、本発明を具体化し
た電流センサの第２実施形態を説明する。なお、以降の
各実施形態においては、各実施形態に固有の構成のみを
説明し、他の構成についての説明は省略する。また、上
記第１実施形態と同じ構成については同一の符号を記
す。

【００５２】図１０に示すように、本実施形態の電流セ
ンサ３０において、コア３１は平面略Ｕ字状に形成され
ている。コア３１の内周には、図示の如く略同形状の凸
部３２ａ，３２ｂ，３２ｃが等間隔に対面形成され、こ
れにより、略同形状の凹部３３ａ，３３ｂ，３３ｃが等
間隔に対面形成されている。そして、コア３１の各凸部
３２ａ間に磁気ギャップＳ１が、各凸部３２ｂ間に磁気
ギャップＳ２が、各凸部３２ｃ間に磁気ギャップＳ３が
それぞれ形成されている。一方、コア３１の各凹部３３
ａ間、各凹部３３ｂ間及び各凹部３３ｃ間にはそれぞれ
空間が形成され、これら各空間が、各電源ラインが挿通
される被検出部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３となる。そして、コア
３１の磁気ギャップＳ１，Ｓ２の略中央位置に、ホール
素子２５，２６がそれぞれ介在配備されている。

【００５３】すなわち、本実施形態においても、コア３
１には電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗが挿通される
被検出部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３が複数区画形成されるととも
に、各被検出部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３毎に、少なくとも１以
上の磁気ギャップＳ１，Ｓ２，Ｓ３が形成されている。
そして、各被検出部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は、磁気ギャップ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を介して区画形成されている。

【００５４】従って、本実施形態においても、上記第１
実施形態と同様の作用効果が奏される。 （第３実施形態）以下、本発明を具体化した電流センサ
の第３実施形態を説明する。

【００５５】図１１に示すように、本実施形態の電流セ
ンサ４０において、コア４１は平面略円状に形成されて
いる。コア４１には、図示の如くコア中心から１２０°
の間隔で放射状に延出するスポーク部４２ａ，４２ｂ，
４２ｃが形成されている。そして、これらスポーク部４
２ａ，４２ｂ，４２ｃによりコア４１の内周空間が区画
され、被検出部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３がそれぞれ形成されて
いる。一方、コア４１は一部が開放されて磁気ギャップ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が３箇所に形成されている。そして、
コア４１の磁気ギャップＳ１，Ｓ２の略中央位置に、ホ
ール素子２５，２６がそれぞれ介在配備されている。そ
の他の構成は上記第１実施形態と同様の構成となってい
る。

【００５６】すなわち、本実施形態においても、コア４
１には、電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗが挿通され
る被検出部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３が複数区画形成されるとと
もに、各被検出部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３毎に、少なくとも１
以上の磁気ギャップＳ１，Ｓ２，Ｓ３が形成されてい
る。そして、各被検出部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は、スポーク
部４２ａ，４２ｂ，４２ｃにより区画形成されている。

【００５７】従って、本実施形態においても、上記第１
実施形態と同様の作用効果が奏される。なお、本発明は
前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、この
発明の趣旨から逸脱しない範囲で、各部の構成を変更し
ても構わない。

【００５８】・ コアの形状を任意に変更すること。例
えば、図１２に示すように、略同形状に形成された一対
のコア片５２を所定の間隔を置いて対向配置してコア５
１を構成したり、図１３に示すように、非同一形状のコ
ア片６２及びコア片６３を所定の間隔をおいて対向配置
してコア６１を構成すること。このように構成しても、
電源ライン２７ｕ，２７ｖ，２７ｗが挿通される被検出
部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３が複数区画形成され、また、各被検
出部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３毎に少なくとも１以上の磁気ギャ
ップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６が形成されて
いることから、上記各実施形態と同様の作用効果が奏さ
れる。

【００５９】・ 被検出部Ｈの形成個数を増減させるこ
と。被検出部Ｈの形成個数は特に限定するものではな
く、被検出部Ｈが２以上形成されていれば、１つのホー
ル素子にて、複数の電源ラインの通電状態を検知するこ
とができるという、本発明の作用効果が発揮される。例
えば、モータ用の電流センサとして用いるのであれば、
被検出部Ｈを３つ又は５つ形成することが実用的であ
る。

【００６０】次に、上記実施形態及び変形例から把握で
きる技術的思想について、それらの作用効果とともに以
下に記載する。 （Ａ） 前記磁電変換部を２以上設けたことを特徴とす
る請求項１又は請求項２に記載の電流センサ。

【００６１】このように磁電変換部を２以上設けると、
１つの電源ラインの通電状態を複数の磁電変換部にて検
知することができるため、磁電変換部に冗長性を持たせ
ることができ、複数の電源ラインの通電状態を高精度に
検知することができるようになる。

【００６２】（Ｂ） 前記被検出部を３つ形成し、磁電
変換部を２以上設けたことを特徴とする請求項１又は請
求項２に記載の電流センサ。このように被検出部を３つ
形成し、磁電変換部を２以上設けると、１つのコアと２
つの磁電変換部にて３本の電源ラインの通電状態を検知
することができるため、小型かつ低コストな電流センサ
を実現することができる。

【００６３】（Ｃ） 前記コアは、略同形状の一対のコ
ア片からなり、当該一対のコア片を対向配置して、電源
ラインが挿通される被検出部を複数区画形成するととも
に、各被検出部毎に磁気ギャップを形成したことを特徴
とする請求項１或いは請求項２、又は、上記（Ａ）或い
は（Ｂ）に記載の電流センサ。

【００６４】このように略同形状の一対のコア片を対向
配置して、被検出部及び磁気ギャップを形成すると、複
雑な形状のコアであっても容易に具現化することがで
き、製造が容易となるとともに、歩留まりを向上させる
ことができる。そのため、より一層低コスト化に寄与す
ることができる。

【００６５】（Ｄ） 一部が開放されて磁気ギャップが
形成された電流センサのコアにおいて、略同形状の一対
のコア片からなり、当該一対のコア片を対向配置して、
電源ラインが挿通される被検出部を複数区画形成すると
ともに、各被検出部毎に磁気ギャップを形成したことを
特徴とする電流センサのコア。

【００６６】このように略同形状の一対のコア片を対向
配置して、被検出部及び磁気ギャップを形成すると、複
雑な形状のコアであっても容易に具現化することがで
き、製造が容易となるとともに、歩留まりを向上させる
ことができる。そのため、より一層低コスト化に寄与す
ることができる。

【００６７】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
発明によれば、コアに被検出部を複数区画形成するとと
もに、被検出部毎に磁気ギャップを形成し、少なくとも
１以上の磁気ギャップに磁電変換部を設けることによ
り、１の磁電変換部にて複数の電源ラインの通電状態を
検知することができる。従って、部品点数の増大を抑制
した、小型かつ低コストな電流センサを提供することが
できる。また、磁電変換部を２以上設けた場合は、１つ
の電源ラインの通電状態を複数の磁電変換部にて検知す
ることができ、磁電変換部に冗長性を持たせることがで
き、複数の電源ラインの通電状態を高精度に検知可能な
電流センサを実現することができる。

【００６８】請求項３に記載の発明によれば、１の磁電
変換部にて複数の電源ラインの通電状態を検知可能とし
た小型かつ低コストな電流センサを実現可能なコアを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態の電流センサ及びコアの斜視
図。

【図２】 第１実施形態の電流センサのコアの斜視図。

【図３】 （ａ）３相交流電流の正常時の電流波形、
（ｂ）３相交流電流の正常時のセンサ出力波形。

【図４】 （ａ）３相交流電流のＵ相断線時の電流波
形、（ｂ）３相交流電流のＵ相断線時のセンサ出力波
形。

【図５】 （ａ）３相交流電流のＶ相断線時の電流波
形、（ｂ）３相交流電流のＶ相断線時のセンサ出力波
形。

【図６】 （ａ）３相交流電流のＷ相断線時の電流波
形、（ｂ）３相交流電流のＷ相断線時のセンサ出力波
形。

【図７】 （ａ）３相交流電流のＵ相短絡時の電流波
形、（ｂ）３相交流電流のＵ相短絡時のセンサ出力波
形。

【図８】 （ａ）３相交流電流のＶ相短絡時の電流波
形、（ｂ）３相交流電流のＶ相短絡時のセンサ出力波
形。

【図９】 （ａ）３相交流電流のＷ相短絡時の電流波
形、（ｂ）３相交流電流のＷ相短絡時のセンサ出力波
形。

【図１０】 第２実施形態の電流センサ及びコアの平面
図。

【図１１】 第３実施形態の電流センサ及びコアの平面
図。

【図１２】 変形例を示す電流センサ及びコアの平面
図。

【図１３】 他の変形例を示す電流センサ及びコアの平
面図。

【図１４】 従来の電流センサ及びコアの斜視図。

【図１５】 従来の電流センサ及びコアの斜視図。

【符号の説明】

２７ｕ，２７ｖ，２７ｗ…電源ライン、Ｈ，Ｈ１，Ｈ
２，Ｈ３…被検出部、Ｓ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４…磁
気ギャップ、２１…コア、２２…コア片、２５，２６…
磁電変換部としてのホール素子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 和之 埼玉県行田市富士見町１丁目４番地１ ジ ェコー 株式会社内 (72)発明者 宮原 紀夫 埼玉県行田市富士見町１丁目４番地１ ジ ェコー 株式会社内 Ｆターム(参考） 2G014 AA02 AA03 AB33 AC00 2G025 AA05 AA15 AB02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一部が開放されて磁気ギャップが形成さ
   れたコアと、当該コアの磁気ギャップ中に介在配備さ
   れ、コアを通る磁束を電気信号に変換して外部に出力す
   る磁電変換部とを備えた電流センサにおいて、 前記コアに、電源ラインが挿通される被検出部を複数区
   画形成するとともに、各被検出部毎に磁気ギャップを形
   成し、 少なくとも１以上の磁気ギャップに、前記磁電変換部を
   設けたことを特徴とする電流センサ。
2. 【請求項２】 前記被検出部を、３つ形成したことを特
   徴とする請求項１に記載の電流センサ。
3. 【請求項３】 一部が開放されて磁気ギャップが形成さ
   れた電流センサのコアにおいて、 電源ラインが挿通される被検出部を複数区画形成すると
   ともに、各被検出部毎に磁気ギャップを形成したことを
   特徴とする電流センサのコア。
4. 【請求項４】 前記被検出部を、３つ形成したことを特
   徴とする請求項３に記載の電流センサのコア。