JP2006038712A - 電流センサ - Google Patents

Abstract

【課題】取付作業が容易で、出力電圧を大きくできる小型の電流センサを提供する。
【解決手段】測定対象の電流が流れる導線が中心に通される空芯コイル１と、空芯コイル１の両端間に発生する電圧を積分することによって電流値を求める電流検出部とを具備し、空芯コイル１は、絶縁材料により形成された略矩形の板状であって、対向する２つの側面に沿う曲げ方向において可撓性を有する基板１０と、曲げ方向における基板１０の一端部付近から他端部付近まで基板１０の周りを略同じピッチで螺旋状に周回するように形成された導電性薄膜１１と、導電性薄膜１１の両端部１１ａ，１１ｂにそれぞれ電気的に接続された出力線１２，１２と、基板１０を曲げ方向において撓ませて、曲げ方向における基板１０の両端面を接合させて円筒状にした状態を保持する保持手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は空芯コイルを用いた電流センサに関するものである。

近年、一般の家庭や事業所などで省電力化の要求が高まっており、例えば家庭や事業所に設置される分電盤においても、主幹ブレーカだけではなく分岐ブレーカに流れる電流を測定して、各々の分岐回路で使用される電力量を把握したいというニーズがある。

電流の測定方法としては主に変流器（ＣＴ）が使用されているが、変流器は鉄心を用いているので重く、その容積が大きくなって広い取付スペースを必要とするという問題があった。また磁気飽和によって所定電流以上では出力が飽和してしまうため、ダイナミックレンジが狭く、被測定電流の測定範囲に応じて変流器を複数種類取り揃える必要があった。

そこで、このような問題点を解決するために磁気飽和のない空芯コイルを用いた電流センサが従来より提供されている（例えば特許文献１参照）。図１０は空芯コイルの外観斜視図であり、中心に電線３０を通す丸孔４１が形成された円盤状の絶縁基板４０の両面に導電パターン４２を形成し、内周面が金属めっきされたスルーホールを介して絶縁基板４０の両面にある導電パターン４２を導通することによってコイルを形成してある。

空芯コイルは鉄心がないので軽量で、磁気飽和がないため非常にダイナミックレンジが広いという特徴を有している。そして、コイルの中心に通した電線３０に流れる電流が変化すると、電磁誘導によってコイルの両端に電圧が誘起される。ここで、真空の透磁率をμ_０、空芯コイルの単位長さ当たりの巻数をＮ、空芯コイルの断面積をＳ、被測定電流をＩとすると、空芯コイルの出力電圧Ｖは以下の（式１）で表される。この出力電圧Ｖは測定対象の電線３０に流れる電流を微分したものであるから、この出力電圧Ｖを積分すれば測定対象の電流値が得られるのである。

特開２００３−５０２５４号公報

上述の空芯コイルの出力電圧Ｖは上述の（式１）のように表され、この出力電圧Ｖには真空の透磁率μ_０が計数として乗算されるため、分電盤内の分岐ブレーカに流れる一般的な負荷電流（数Ａ程度）を検出する場合、出力電圧Ｖは非常に小さい電圧となる。

ここで、出力電圧Ｖを大きくするためには、空芯コイルの単位長さ当たりの巻数Ｎや断面積Ｓを大きくすれば良く、このためには導電パターン４２のピッチを狭くして、巻数Ｎを増やすことが考えられるが、導電パターン５のピッチの狭小化には限界があるため、絶縁基板４０の半径ｒ２を大きくしてコイルの断面積Ｓを大きくすることが考えられる。しかしながら、分電盤の内部において複数並設された分岐ブレーカに流れる電流をそれぞれ検出する場合は、隣接する分岐ブレーカに接続された電線の間隔が狭いため、コイルの半径ｒ２を大きくすると、コイルの取り付けがやり難くなり、狭い場所での使用には不向きであった。

また分電盤などで使用する電流センサでは、既に配線された電線に対して後から設置できることが好ましいが、従来の空芯コイルは絶縁基板４０の中心の丸孔４１に測定対象の電線３０を通しているため、分岐ブレーカから電線３０を一旦外して、丸孔４１内に通さなければならず、取り付け作業が困難という問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、取付作業が容易で、出力電圧を大きくできる小型の電流センサを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、測定対象の電流が流れる導線が中心に通される空芯コイルと、空芯コイルの両端間に発生する電圧を積分することによって電流の電流値を検出する電流検出部とを具備し、空芯コイルは、絶縁材料により形成された略矩形の板状であって、対向する２つの側面に沿う曲げ方向において可撓性を有する基板と、曲げ方向における基板の一端部付近から他端部付近にかけて基板の周りを略同じピッチで複数回周回するように設けられた巻状導体と、巻状導体の両端にそれぞれ電気的に接続された出力線と、基板を曲げ方向において撓ませて、曲げ方向における基板の両端面を接合させて円筒状とした状態を保持する保持手段とを備えて成ることを特徴とする。

請求項２の発明は、測定対象の電流が流れる導線が中心に通される空芯コイルと、空芯コイルの両端間に発生する電圧を積分することによって電流の電流値を検出する電流検出部とを具備し、空芯コイルは、絶縁材料により形成された略矩形の板状であって、対向する２つの側面に沿う曲げ方向において可撓性を有する基板と、曲げ方向における基板の一端部付近から他端部付近にかけて基板の周りを略同じピッチで複数回周回するように設けられた巻状導体と、巻状導体の両端にそれぞれ電気的に接続された出力線と、基板を曲げ方向において撓ませて、巻状導体の両端部の位置が基板の厚み方向において略一致するように曲げ方向における基板の両端部を重ね合わせて円筒状とした状態を保持する保持手段とを備えて成ることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、巻状導体は、基板の曲げ方向に沿う４つの面にそれぞれ形成され、互いに電気的に接続されて１つの連続した電路を構成する導電性薄膜からなることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、巻状導体が、曲げ方向における基板の一端側から他端側へ向かって右ねじ方向又は左ねじ方向の何れかの方向で進行するように略一定のピッチで形成された導電性薄膜からなる進みコイルと、当該進みコイルの他端側の端部から一端側へ向かって進みコイルと逆ねじの方向で進行するように進みコイルと略同じピッチで形成された導電性薄膜からなる戻しコイルとで構成され、進みコイルと戻しコイルが交差する部位に両コイル間を絶縁する絶縁性薄膜を形成し、曲げ方向に沿う基板の両側面において、進みコイルおよび戻しコイルがそれぞれ略同じピッチで、交互に形成されたことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、曲げ方向に沿う基板の両側面において、進みコイル又は戻しコイルの内の一方を、隣接する他方のコイルの略中間に形成したことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項４又は５の発明において、進みコイルと戻しコイルが交差する部位以外は、進みコイルと戻しコイルが互いに略平行するように形成されたことを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１又は２の発明において、曲げ方向に対して略垂直な基板の断面の形状を楕円形状に形成し、巻状導体が基板に巻回された絶縁被覆導電線からなることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、曲げ方向と略直交する方向の基板の長さ寸法を大きくとることによって、厚み方向の寸法（すなわち基板を円筒状とした時の外径寸法）を大きくすることなく、コイルの断面積を大きくして、出力電圧を大きくとることができる。しかも曲げ方向において基板を撓ませて、筒が完全に閉じていない状態で筒の内側に導線を入れた後、保持手段によって基板の両端面を接合させて円筒状とした状態を保持することによって、空芯コイルが導線に取り付けられるので、既に配線済の電線に対しても容易に取り付けることができ、取付作業が容易で、出力電圧を大きくできる小型の電流センサを提供できるという効果がある。

請求項２の発明によれば、曲げ方向と略直交する方向の基板の長さ寸法を大きくとることによって、厚み方向の寸法（すなわち基板を円筒状とした時の外径寸法）を大きくすることなく、コイルの断面積を大きくして、出力電圧を大きくとることができる。しかも曲げ方向において基板を撓ませて、筒が完全に閉じていない状態で筒の内側に導線を入れた後、保持手段によって基板の両端部を重ね合わせて円筒状とした状態を保持することによって、空芯コイルが導線に取り付けられるので、既に配線済の電線に対しても容易に取り付けることができ、取付作業が容易で、出力電圧を大きくできる小型の電流センサを提供できるという効果がある。さらに、基板を円筒状に形成する際に、巻状導体の両端部の位置が基板の厚み方向において略一致するように基板の両端部を重ね合わせているので、基板を円筒状に曲げた時に巻状導体の無い部分を無くすことで外部磁界の影響や、導線の位置による出力電圧の変動を無くすことができる。

請求項３の発明によれば、基板の表面に導電性薄膜をパターニングすることによって巻状導体を形成しているので、導線を巻回する場合に比べて巻状導体を高精度に形成することができ、また基板の両面に形成した導電パターンをスルーホールを介して電気的に接続する場合に比べてスルーホールが要らないので、微小なピッチで巻状導体を形成することができる。

請求項４の発明によれば、巻状導体を構成する進みコイルと戻しコイルを略同じ形状に形成できるので、外部磁界の影響によって発生する測定誤差を低減することができる。

請求項５の発明によれば、導電性薄膜の幅およびピッチを小さくした場合に薄膜形成時の位置ずれによって隣接した進みコイルおよび戻しコイルが短絡してしまうのを防止でき、コイル製造時の歩留まりが向上するという効果がある。

請求項６の発明によれば、進みコイルと戻しコイルの交差する部位以外は進みコイルと戻しコイルを互いに略平行に形成しているので、導電性薄膜の幅やピッチを小さくしたとしても、進みコイルと戻しコイルの重なる部分が大きくなるのを防止でき、両コイル間を絶縁する絶縁性薄膜を小さくでき、絶縁性薄膜の材料が少なくて済むという効果がある。

ところで、巻状導体が絶縁被膜導電線からなる場合に、断面形状が矩形状に形成された基板に絶縁被覆導電線を巻付けた場合、基板の角では絶縁被覆導電線が基板に対して押し付けられているが、基板の平らな面では絶縁被覆導電線が基板の表面から浮いてしまい、絶縁被覆導電線を基板に押し付ける力が働かないため、絶縁被覆導電線の位置がずれやすくなるが、請求項７の発明によれば、断面形状が楕円形状に形成された基板に絶縁被覆導電線を巻付けており、絶縁被覆導電線を基板に対して常に押し付ける力が働くため、絶縁被覆導電線を巻付けた後に絶縁被覆導電線の位置をずれにくくできる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
本発明の実施形態１を図１〜図５に基づいて説明する。図２は本実施形態の電流センサの全体構成を示しており、この電流センサは、測定対象の電流が流れる導線が中心に通される空芯コイル１と、空芯コイル１の両端間に発生する電圧を積分することによって導線に流れる電流の電流値を検出する電流検出部２とを具備する。

電流検出部２は、空芯コイル１の両端間に発生する電圧を積分して増幅する積分・増幅回路２１と、積分・増幅回路２１の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路２２と、Ａ／Ｄ変換回路２２の出力から上述の式１を用いて電流値を演算により求めるＣＰＵ２３と、積分・増幅回路２１、Ａ／Ｄ変換回路２２およびＣＰＵ２３に動作電源を供給する電源回路２４とで構成される。空芯コイル１の両端間に発生する電圧の波形は測定対象の導線に流れる電流の波形を微分した波形となり、その電圧値は非常に小さいので、積分・増幅回路２１が空芯コイル１の出力電圧を積分して増幅することによって、測定対象の電流値に比例した電圧が得られる。そして積分・増幅回路２１の出力電圧はＡ／Ｄ変換回路２２によってデジタル値に変換されてＣＰＵ２３に入力されており、ＣＰＵ２３が上記の式１を用いて演算することによって測定対象の電流値やその最大値、実効値などを求めることができる。

空芯コイル１は、図１に示すように絶縁材料により形成された略矩形（例えば長方形）の板状であって、対向する２つの側面に沿う曲げ方向（図１中の左右方向）おいて可撓性を有する基板１０と、曲げ方向における基板１０の一端部付近から他端部付近まで基板１０の周りを略同じピッチで螺旋状に複数回周回するように設けられた導電性薄膜１１（巻状導体）と、導電性薄膜１１の両端部１１ａ，１１ｂにそれぞれ電気的に接続された出力線１２とを備える。そして、基板１０の曲げ方向における両端部にはそれぞれ保持手段としての引掛爪（図示せず）が形成されており、曲げ方向におけるて基板１０の一端側を図１（ｂ）に矢印で示す方向に撓ませて、曲げ方向における基板の両端面を接合させた状態で引掛爪同士を引掛係止させることによって、この接合状態が保持されるようになっている。

基板１０は、例えばゴムや塩化ビニルなどの可撓性を有する絶縁材料により形成されており、曲げ方向に沿う４つの面に導電性薄膜１１が形成されるので、これら４つの面でできる角を落として、丸みを持たせてある。

この基板１０は少なくとも上記の曲げ方向において可撓性を有していれば良く、基板１０の内部にその主平面（基板１０の面積が最大の面、つまり図１（ａ）の正面）に並行し、且つ、曲げ方向と直交する方向に延びる複数本の硬線（図示せず）を曲げ方向の一端側から他端側まで等間隔に埋設することによって、基板１０の曲がり方に方向性を持たせても良い。

また基板１０の大きさは、曲げ方向の両端部を接合して円筒状にしたときに、測定対象の電線を中心に通すことが可能な大きさに形成すれば良い。例えば測定対象の電線として直径が２ｍｍの単線の電線を想定すると、基板１０を曲げて円筒状としたときにその内径が２０ｍｍ程度であれば良く、その場合は基板１０の幅方向（曲げ方向）の寸法Ｌ１が約６３ｍｍとなる。また曲げ方向に対して略垂直な断面の断面積（コイルの断面積）Ｓは空芯コイルの出力電圧Ｖに関係するため、測定条件に合わせて厚みｔおよび高さＨは適宜設定すればよく、曲げ方向と略直交する方向の基板１０の長さ寸法（高さＨ）を大きくとることによって、厚みｔ（すなわち基板を円筒状とした時の外径寸法）を大きくすることなく、コイルの断面積Ｓを大きくして、小型でありながら出力電圧を大きくとることができる。また基板１０の厚みｔは基板１０の材料にもよるが、所望の可撓性が得られるように１ｍｍ程度の厚みとするのが好ましい。

また導電性薄膜１１の幅およびピッチは、空芯コイル１の出力特性を考慮すると、その出力電圧Ｖを大きくするために、導電性薄膜１１の幅を細くしてピッチを細かくすることにより、巻数Ｎを増やすことが望ましい。例えば導電性薄膜１１を形成する部位の幅Ｌ２が５０ｍｍの場合、ピッチが０．４ｍｍであれば、１ｍあたりの巻数Ｎは２５００ターン／ｍとなる。なお基板１０の表面に導電性薄膜１１を形成しただけでは、導電性薄膜１１が剥き出しとなっているので、その表面を絶縁性の被膜（図示せず）で被覆することが好ましく、基板１０の表面を被膜で覆うことによって機械的強度や絶縁性を確保することができる。

なお導電性薄膜１１は、基板１０の表面に一般的な印刷技術を用いて形成されているので、導線を基板１０に巻付ける場合に比べて巻状導体（導電性薄膜１１）を高精度に形成でき、導電性薄膜１１のピッチのばらつきを小さくできるという利点がある。また基板１０の両面に形成した導電パターンをスルーホールを介して電気的に接続する場合に比べてスルーホールが要らないので、微小なピッチで巻状導体を形成することができる。

次に図３（ａ）（ｂ）を参照して上述の空芯コイル１を測定対象の電線３０に取り付ける手順を説明する。同図（ａ）に示すように先ず基板１０を上記の曲げ方向において撓ませ、曲げ方向の両端部が電線３０を通すことができる程度に開いた状態で、両端部の間の隙間を通して筒状に曲げた基板１０の内側に電線３０を入れる。その後、同図（ｂ）に示すように曲げ方向の両端部を接合し、両端部の引掛爪を互いに引掛係止させることによって、基板１０が円筒状に曲げられた状態を保持して、電線３０に取り付けられる。従来の空芯コイルは基板４０に貫設した丸孔４１に測定対象の電線３０を挿入しているので、配線済の電線３０に取り付ける際には一旦電線３０を外して丸孔４１に通した後、電線３０を配線し直す必要があるが、本実施形態では平板状の基板１０を撓ませて円筒状に形成する際に、筒が完全に閉じていない状態で筒の内側に電線３０を入れ、その後筒を閉じて電線３０に取り付けているので、既に配線されている電線３０にも後から容易に取り付けることができる。

図４は本実施形態の電流センサを分電盤５０に設置した状態を示しており、電流センサにより主幹ブレーカ５１に接続された電線３０ａに流れる電流や、分岐ブレーカ５２に接続された電線３０ｂに流れる電流をそれぞれ測定している。測定対象の複数本の電線３０ａ，３０ｂにはそれぞれ上述の空芯コイル１が１個ずつ取り付けられている。一方、分電盤の下部には本体ケース２０が設置され、この本体ケース２０の内部には各空芯コイル１から出力線１２を介して入力される電圧から電流値を計測する複数の電流検出部２が内蔵されている。本実施形態の空芯コイル１は、円筒状に形成したときの外径寸法ｒ１が従来の空芯コイルに比べて小さくできるので、空芯コイル１の取付スペースが小さくて済み、複数並設された分岐ブレーカ５２に接続されている電線３０ｂに取り付ける場合でも、隣接する分岐ブレーカ５２に接続されている電線３０ｂの邪魔になることはない。なお図中の２５は主幹ブレーカ５１の二次側の電圧から電源回路２４に動作電源を供給するための給電線である。

なお本実施形態において、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、基板１０の主表面の略中央に曲げ方向における一端側から他端側まで戻し線用薄膜１３を形成し、この戻し線用薄膜１３を絶縁性薄膜１４で覆った後に、戻し線用薄膜１３の一方の端部１３ａから他方の端部１３ｂの近傍まで上述と同様の導電性薄膜１１を形成して、導電性薄膜１１の一方の端部１１ａと戻し線用薄膜１３の一端部１３ａとを電気的に接続し、導電性薄膜１１の他方の端部１１ｂとその近傍に形成された戻し線用薄膜１３の他端部１３ｂとにそれぞれ出力線１２を電気的に接続するようにしても良く、基板１０の一方の端部だけから出力線１２が引き出されるので、基板１０を撓ませる際に出力線１２が邪魔にならず、作業がやりやすいという利点がある。

（実施形態２）
本発明の実施形態２を図６（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。尚、基板１０を筒状に曲げた状態で基板１０の両端部の一部を重ね合わせる点以外は実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。

上述の実施形態１では基板１０の曲げ方向における両端面を接合させて円筒状に形成してあるが、本実施形態では基板１０を曲げ方向において撓ませて、導電性薄膜１１の両端部１１ａ，１１ｂの位置が基板１０の厚み方向において略一致するように曲げ方向における基板１０の両端部を重ね合わせて円筒状とした状態で、両端部に設けた引掛爪（図示せず）を互いに引掛係止させて円筒状に形成された状態を保持している。

このように本実施形態では基板１０を円筒状に形成した状態で、図６（ｃ）（ｄ）に示すように曲げ方向の一端側の導電性薄膜１１の端部１１ａと、他端側の端部１１ｂの位置が基板１０の厚み方向において略一致しているから、導電性薄膜１１が形成されていない部位を無くすことができ、実施形態１のように両端部１１ａ，１１ｂの間が開いている場合に比べて、外部磁界の影響による出力の変動や、測定対象の電線の位置によって出力が変動するのを抑制できる。尚、図６（ｄ）中の１５は基板１０の曲げ方向に方向性を与えるために基板１０の内部に埋設された硬線である。また図６（ｃ）では図示を簡単にするため導電性薄膜１１を省略して図示してある。

（実施形態３）
本発明の実施形態３を図７（ａ）（ｂ）を参照して説明する。尚、導電性薄膜１１以外の構成は実施形態１又は２と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。

本実施形態の空芯コイル１では、基板１０の表面に形成した巻状導体を、曲げ方向における基板１０の一端側（図中左側）から他端側（右側）へ向かって、右ねじ方向又は左ねじ方向の何れかの方向（本実施形態では例えば左ねじの方向）で進行するように略一定のピッチで形成された導電性薄膜１１からなる進みコイル１６と、この進みコイル１６の他端側の端部（右端部）から基板１０の一端側（左側）へ向かって、進みコイル１６と逆ねじの方向（例えば右ねじの方向）で進行するように進みコイル１６と略同じピッチで進みコイル１６の上側に重ねて形成された導電性薄膜１１からなる戻しコイル１７とで構成されており、導電性薄膜１１の両端部、すなわち進みコイル１６の左端部（始端）および戻しコイル１７の左端部（終端）にそれぞれ出力線を電気的に接続してある。そして曲げ方向に沿う基板１０の両側面（図７（ａ）中の上下の側面）において、進みコイル１６と戻しコイル１７とがそれぞれ略同じピッチで交互に形成されている。また進みコイル１６と戻しコイル１７とは基板１０の主平面で交差しており、両コイル１６，１７が交差する部位には両コイル間を絶縁する絶縁性薄膜１８が進みコイル１６と戻しコイル１７との間に形成されている。

以上のように形成された基板１０を実施形態１又は２で説明したように曲げ方向に撓ませて円筒状とし、両端部に設けた引掛爪を互いに引掛係止させることでコイルが形成され、このコイルの中心に測定対象の導線を通すことで、導線に流れる電流の電流値を測定することができる。

ここで、両コイル１６，１７と絶縁性薄膜１８とは印刷技術を用いて形成され、先ず基板１０の表面に進みコイル１６を構成する導電性薄膜１１を印刷して、基板１０の主表面において両コイル１６，１７が交差する部位に絶縁性薄膜１８を印刷した後、戻しコイル１７を構成する導電性薄膜１１を印刷してあり、基板１０の主表面（正面および背面）には３回の印刷工程が必要である。印刷面は曲げ方向に沿う基板１０の４つの面であり、各々の面に印刷した導電性薄膜１１が基板１０の角で重なるように位置合わせをして各面に導電性薄膜１１を形成してあり、各面の導電性薄膜１１によって連続した１つの電路が形成される。なお一般的な印刷技術であるスクリーン印刷で導電性薄膜１１を印刷する場合、インクに導電性の物質を混在させることで、導電性薄膜１１を印刷により形成することができ、例えば０．２ｍｍピッチで導電性薄膜１１を印刷することが可能である。また印刷技術を用いて導電性薄膜１１を形成する場合は、基板１０にコイル導線を巻付けて空芯コイルを形成する場合に比べて導電性薄膜１１のピッチのばらつきを小さくできるという利点がある。

なお本実施形態では、進みコイル１６のピッチと戻しコイル１７のピッチを略同じピッチとし、巻き方向を逆向きとすることで、両コイル１６，１７を略同じ形状に形成しているので、外部磁界の影響による測定誤差を低減できるという利点がある。

また本実施形態では、曲げ方向に沿う基板１０の両側面（上下の側面）において、進みコイル１６を隣接する戻しコイル１７の略中間に形成するとともに、戻しコイル１７も隣接する進みコイル１６の略中間に形成しているので、導電性薄膜１１の幅およびピッチを小さくした場合に薄膜形成時の位置ずれによって隣接した進みコイル１６および戻しコイル１７が短絡してしまうのを防止でき、コイル製造時の歩留まりが向上する。

また本実施形態において、図８（ａ）（ｂ）に示すように、基板１０の主平面の中央部付近で進みコイル１６と戻しコイル１７とを交差させ、両コイル１６，１７が交差する部位以外では両コイル１６，１７が互いに略平行するように形成しても良く、導電性薄膜１１の幅を細くしてピッチを狭くした場合でも、両コイル１６，１７の交差する部位の面積が小さくなるから、絶縁性薄膜１８’の大きさを小さくできる。したがって、絶縁性薄膜１８’の材料が少なくて済み、コストダウンを図ることができる。

（実施形態４）
本発明の実施形態４を図９（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。上述の各実施形態では基板１０の表面に形成した導電性薄膜１１で巻状導体を構成しているのに対して、本実施形態では巻状導体を絶縁被覆導電線１９で構成し、曲げ方向と略直交する断面の形状が楕円形状に形成された基板１０に、曲げ方向の一端側から他端側まで絶縁被覆導電線１９を巻付け、絶縁被覆導電線１９の両端部１９ａ，１９ｂにそれぞれ出力線１２を電気的に接続した後、基板１０を曲げ方向において撓ませ、曲げ方向の両端部を接合させて円筒状に形成することで空芯コイル１を構成している。尚、基板１０および絶縁被覆導電線１９以外の電流センサの構成は実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。

ここで、曲げ方向に対して略垂直な基板１０の断面の形状が矩形状に形成されている場合、基板１０の角では絶縁被覆導電線１９が基板１０に対して押し付けられているが、基板１０の平らな面では絶縁被覆導電線１９が基板１０の表面から浮いてしまい、絶縁被覆導電線１９を基板１０に押し付ける力が働かないため、絶縁被覆導電線１９の位置がずれやすくなるが、本実施形態では曲げ方向に対して略垂直な断面の形状を楕円形状に形成してあるので、絶縁被覆導電線１９を基板１０に対して常に押し付ける力が働くため、絶縁被覆導電線１９を巻付けた後に絶縁被覆導電線１９の位置をずれにくくできる。また基板１０の断面形状を楕円形状としているので、基板１０の厚み寸法ｔの最大値（すなわち楕円の短径）を大きくとることで、断面形状が矩形の場合に比べて断面積Ｓを大きくして、空芯コイル１の出力を大きくできるという利点もある。

また本実施形態においても、実施形態２で説明したように絶縁被覆導電線１９の両端部１９ａ，１９ｂの位置が厚み方向において略一致するように、曲げ方向における基板１０の両端部を重ね合わせて円筒状とした状態で、両端部に設けた引掛爪（図示せず）を互いに引掛係止させて円筒状に形成された状態を保持するようにしても良く、絶縁被覆導電線１９の両端部１９ａ，１９ｂの位置が厚み方向において略一致しているから、外部磁界の影響による出力の変動や、測定対象の電線の位置によって出力が変動するのを抑制できる。

実施形態１の電流センサに用いる空芯コイルを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は側断面図、（ｄ）は円筒状に曲げた状態の外観斜視図、（ｅ）は円筒状に曲げた状態の上面図である。 同上の全体構成を示すブロック図である。 （ａ）（ｂ）は同上に用いる空芯コイルの取付方法を示す説明図である。 同上を分電盤の内部に設置した状態の説明図である。 同上に用いる空芯コイルの他の構成を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は円筒状に曲げた状態の外観斜視図である。 実施形態２の電流センサに用いる空芯コイルを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は円筒状に曲げた状態の外観斜視図、（ｄ）は円筒状に曲げた状態の一部破断せる上面図である。 実施形態３の電流センサに用いる空芯コイルを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図である。 同上に用いる空芯コイルの他の構成を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図である。 実施形態４の電流センサに用いる空芯コイルを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は円筒状に曲げた状態の外観斜視図である。 従来の空芯コイルの外観斜視図である。

符号の説明

１ 空芯コイル
１０ 基板
１１ 導電性薄膜
１１ａ，１１ｂ 端部
１２ 出力線

Claims (7)

1. 測定対象の電流が流れる導線が中心に通される空芯コイルと、空芯コイルの両端間に発生する電圧を積分することによって前記電流の電流値を検出する電流検出部とを具備し、前記空芯コイルは、絶縁材料により形成された略矩形の板状であって、対向する２つの側面に沿う曲げ方向において可撓性を有する基板と、前記曲げ方向における前記基板の一端部付近から他端部付近にかけて前記基板の周りを略同じピッチで複数回周回するように設けられた巻状導体と、前記巻状導体の両端にそれぞれ電気的に接続された出力線と、前記基板を前記曲げ方向において撓ませて、前記曲げ方向における前記基板の両端面を接合させて円筒状とした状態を保持する保持手段とを備えて成ることを特徴とする電流センサ。
2. 測定対象の電流が流れる導線が中心に通される空芯コイルと、空芯コイルの両端間に発生する電圧を積分することによって前記電流の電流値を検出する電流検出部とを具備し、前記空芯コイルは、絶縁材料により形成された略矩形の板状であって、対向する２つの側面に沿う曲げ方向において可撓性を有する基板と、前記曲げ方向における前記基板の一端部付近から他端部付近にかけて前記基板の周りを略同じピッチで複数回周回するように設けられた巻状導体と、前記巻状導体の両端にそれぞれ電気的に接続された出力線と、前記基板を前記曲げ方向において撓ませて、前記巻状導体の両端部の位置が前記基板の厚み方向において略一致するように前記曲げ方向における前記基板の両端部を重ね合わせて円筒状とした状態を保持する保持手段とを備えて成ることを特徴とする電流センサ。
3. 前記巻状導体は、前記基板の前記曲げ方向に沿う４つの面にそれぞれ形成され、互いに電気的に接続されて１つの連続した電路を構成する導電性薄膜からなることを特徴とする請求項１又は２記載の電流センサ。
4. 前記巻状導体が、前記曲げ方向における前記基板の一端側から他端側へ向かって右ねじ方向又は左ねじ方向の何れかの方向で進行するように略一定のピッチで形成された導電性薄膜からなる進みコイルと、当該進みコイルの前記他端側の端部から前記一端側へ向かって前記進みコイルと逆ねじの方向で進行するように前記進みコイルと略同じピッチで形成された導電性薄膜からなる戻しコイルとで構成され、前記進みコイルと前記戻しコイルが交差する部位に両コイル間を絶縁する絶縁性薄膜を形成し、前記曲げ方向に沿う前記基板の両側面において、前記進みコイルおよび前記戻しコイルがそれぞれ略同じピッチで、交互に形成されたことを特徴とする請求項３記載の電流センサ。
5. 前記曲げ方向に沿う前記基板の両側面において、前記進みコイル又は前記戻しコイルの内の一方を、隣接する他方のコイルの略中間に形成したことを特徴とする請求項４記載の電流コイル。
6. 前記進みコイルと前記戻しコイルが交差する部位以外は、前記進みコイルと前記戻しコイルが互いに略平行するように形成されたことを特徴とする請求項４又は５記載の電流センサ。
7. 前記曲げ方向に対して略垂直な前記基板の断面の形状を楕円形状に形成し、前記巻状導体が前記基板に巻回された絶縁被覆導電線からなることを特徴とする請求項１又は２記載の電流センサ。

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