JP2009505056A

JP2009505056A - 三相電流センサー

Info

Publication number: JP2009505056A
Application number: JP2008525655A
Authority: JP
Inventors: レピーヌ、ジェラール; ラベ、アルノー; ヴォ、ヴィン、トー
Original assignee: リエゾン、エレクトロニク−メカニク、エルウエム、ソシエテ、アノニム
Priority date: 2005-08-12
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2009-02-05
Also published as: CN101238378A; EP1913406A1; CN101238378B; ATE456803T1; EP1913406B1; WO2007020500A1; US20080231255A1; DE602006012057D1; EP1752776A1; US7821252B2

Abstract

【解決手段】三相導電システムの３つの導電線内を流れる電流（Ｉ_PH１、Ｉ_PH２、Ｉ_PH３）を測定する三相電流センサーであって、第１の磁気測定器（Ｄ１）と第２の磁気測定器（Ｄ３）とを備える。各磁気測定器は、少なくとも２つの差し込みギャップ域を備える磁気回路と、各差し込みギャップ域内に配置された磁界センサーとを備える。磁気測定器（Ｄ１、Ｄ３）は、三相導電システムの３つの位相のひとつが形成されるような方法で、中央導電線の両側に、または、中央導電線を挿入するための孔内に配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、三相導電システムにおける電流を測定するためのセンサーに関する。

特に本発明は、三相の振幅の大きな電流値を測定するのを目的としている。

そのような三相電流センサーの産業分野での利用は、三相モータ動作の制御や監視など、幅広く適用されている。特に、三相システムにおいて、磁界センサーが配置されたギャップを備えた積層軟磁性材の磁気回路からなる電流センサーは、３つの位相の導電線のそれぞれを取り囲むように配備される。最も一般的な磁界センサーとして、信号を処理するためのプリント回路に接続された端子を備えるＡＳＩＣ型に集積されたホール効果センサーがあげられる。電流の総和がゼロと仮定した場合、三相のうちの２つの位相を取り囲むようにセンサーを配置することにより、電流値が測定でき、その値から電力値が推定できる。しかしながら、とりわけ安全性の観点から、起こり得るリーク電流を測定する場合には、三相全部の電流値の測定が必要となり、各位相へのセンサーの配置が必要となる。

強い電流の測定には、従来のセンサーでは問題があり、専門的で複雑でコストがかかる測定が必要となる。強い電流は大きな磁界を生成させるため、センサーの磁気回路が飽和して、非線形応答が発生し、その結果測定エラーにつながる恐れがある。この飽和という問題は、三相の導電線の間隔が狭い場合に、いっそう悪化する。というのも、当該センサーが取り囲む導電線の磁界に、隣接する導電線の磁界が付加されるからである。

磁気回路の飽和を防ぐには、磁気回路の断面を大きくすればよい。けれども、ほとんどの適用例（例えば、自動車分野）において、測定装置のサイズや重量を低減することが求められている。電流センサーの未来の適用例のひとつに、まさに電気自動車の電力システムを制御する分野があるが、自動車を駆動するためには、比較的に低い電圧で、かつ、大きな電力が必要であるため、結果として電流値が非常に高くなる傾向がある。また、磁気回路の構造を大きくすれば、当然ながらセンサーの価格も増加する。

考えられる別の解決策として、磁気回路の数を減らし、磁気回路の飽和を抑制するため、三相の導電線のひとつに切り欠き部を形成し、その切り欠き部内に少なくとも１個の磁界センサーを配置する方法がある。しかしながら、導電線の１つに切り欠き部を設けることや、その切り欠き部に磁界センサ−を配置することは、費用のかかる解決策である。さらにまた、測定装置のサイズを小さくする可能性を妨げるような、隣接する強電流導電線が発生させる磁界の影響の問題も、いまだ未解決である。

本発明の目的は、特に、強い電流を測定できる、コンパクトで低価格の三相電流センサーを提供することにある。「強い電流」とは、センサーのサイズや、三相間の距離を考慮した大きな電流値を意味する。

三相電気モータの電源装置などの三相導電システム内に簡単に設置接続できる三相電流センサーが、さらに好適に提供される。

また、例えば、センサーに近接して配置された導電線が発生する外部磁界に対して感応性がきわめて低い三相電流センサーが、さらに好適に提供される。

さらに、広い電流振幅範囲で電流値を測定できるよう精度が高い三相電流センサーが、好適に提供される。

本発明の目的は、請求項１記載の電流センサー、および、請求項９記載の電流測定方法により達成できる。

本明細書において説明する三相電流センサーは、三相導電システム内を流れる電流を測定するものであって、第１の磁気測定器と第２の磁気測定器とを備える。各磁気測定器は、少なくとも２つのギャップ域を備える磁気回路と、前記磁気回路の各ギャップ域内に配置された磁界検知器とを備える。前記磁気測定器は、三相導電システムの３つの位相のひとつを形成する中央導電線部位の両側に、または、中央導電線を挿入するための孔内に配置されている。

前記磁気測定器の各磁気回路の少なくとも２つのギャップ域は、基本的に同じ平面内に配備されるのが好ましい。

前記センサーと交差する３つの導電線部位の軸、または、３つの導電線を挿入する３つの孔の軸は、互いにほぼ平行に、前記ギャップ域の同平面内に配置されるのが好ましい。

前記ギャップ域内に配置された磁界検知器は、ＡＳＩＣ型のホール効果センサーであるのが好ましい。

好適実施例として、前記磁気回路が２つ設置され、各磁気回路は２つのギャップ域を備え、かつ、両ギャップ域を、同じ平面内で、センサーと交差する導電線の主要部位、または、センサーと交差する主要な導電線が挿入される孔の軸と整合させる。なお、両磁気回路は、前記の３つの位相のうちのひとつの導電線の両側に、または、その導電線を挿入するための孔内に配置するのが好ましい。それゆえ、中央の主要な導電線には、磁気測定器を取り付ける必要はない。

また、前記磁気測定器は、共通の支持基板上に搭載するのが好ましい。さらに、支持基板が、前記磁気回路が搭載されたセンサーのケースの一部となる壁を形成するような構成でも構わない。あるいは、支持基板を、信号を処理するための電子機器の回路で構成することも可能である。

また、本明細書には、第１の磁気測定器及び第２の磁気測定器を備えた電流センサーを用いた三相導電システム内を流れる電流を測定する方法が記述されており、その方法は、前記第１の磁気測定器による前記の３つの位相のうちの第１の位相の電流により生成される磁界の測定からその第１の位相内を流れる電流を測定する工程と、前記第２の磁気測定器による前記の３つの位相のうちの第３の位相の電流により生成される磁界の測定からその第３の位相内を流れる電流を測定する工程と、前記の３つの位相のうちの第２の位相の電流により生成される磁界の前記第１及び第２磁気測定器への影響度からその第２の位相の電流を測定する工程とからなる。

本発明のその他の特徴や目的は、特許請求の範囲の内容、以下の実施例の説明、および、付随の図面から明白になるであろう。

図面に示すように、電流センサー１は、電力供給装置や電力発生装置などの導電システムの三相に対応する３つの導電線Ｐｈ１、Ｐｈ２，Ｐｈ３に流れる電流を測定するためのセンサーであって、磁界を検知するための測定器Ｄ１、Ｄ３と、ケース４と、支持体５とからなる。支持体５は、ケース４の外壁の一部を構成している。別の例として、支持体５を、測定信号の処理や、センサーの動作の制御や監視の機能、および／または、モータの制御器や表示器にデータを送る機能をもつ電気部品が搭載されたプリント回路などの回路基板で構成することも可能である。その場合、回路基板を外部電子機器と接続できるよう、電気端子６を回路基板上に取り付けるか、または、磁気検知器に直接に接続する。

磁界測定器Ｄ１、Ｄ３は、それぞれ、ギャップ域Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４で分割された少なくとも２つの回路分割部Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４と、ギャップ域Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４内に配置された磁界検知器Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４とを備える磁気回路Ｍで構成される。好ましくは、磁界検知器は、ＡＳＩＣ型ホール効果センサーであって、接続端子７を備える。ホール効果センサーは周知の部品であり、それゆえ、本文での説明を省略する。

なお、ホール効果検知器に代えて、その他の形式の磁界検知器を利用することも可能である。

磁気回路Ｍは、図示のように、ほぼ環形状の軟磁性板を積み重ねたものでもよいし、あるいは、四角形、長方形、多角形などのその他の形状のものでも構わない。磁界測定器Ｄ１、Ｄ３は、中央の導電線Ｐｈ２の両側の導電線Ｐｈ１、Ｐｈ３を取り囲むよう、センサーの両端に取り付けられている。三相の３つ導電線は、センサーと交差する位置で同平面上にほぼ平行に配置される。

第１実施例（図１ａ、１ｂ参照）におけるセンサーと交差する導電部２ａ、２ｂ、２ｃは、センサーと直接的に一体化されており、３つの導電線Ｐｈ１、Ｐｈ２、Ｐｈ３を接続するための端子８を備える。

図２ａ〜２ｃに示す別の実施例では、センサーに、３つの外部導電線をセンサーと交差するよう挿入するための通路９ａ、９ｂ、９ｃが設けられている。この実施例では、センサーを軸／中央平面Ａで分割された２つの部位で構成することができ、導電線の挿入取付、あるいは、導電線を妨害することなく、３つの導電線を取り囲むようなセンサーの配置が可能となる。各磁気回路Ｍには、３つの主要導電部２ａ、２ｂ、２ｃの同整合平面Ａにある２つのギャップ域Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４が備わっているため、センサーを２つに分割するのが容易である。

次に、図３と図４ａ〜４ｃを参照して、本発明によるセンサーの動作原理を説明する。

図３に示すのは、三相センサーで測定する３つの相の電流Ｉ_PH１、Ｉ_PH２、Ｉ_PH３と磁気測定器Ｄ１、Ｄ３である。実際の適用例によっては、小型化の要請に応じて、機械的寸法を縮小する必要がある。その結果、非常に大きな測定エラーが発生する恐れがある磁気摂動（導電線の相互近接）という問題が起こる。

本発明では、磁気摂動を、摂動要素としてではなく、測定精度を高めるための要素として利用する。

好ましくは、三相の電流Ｉ_PH１、Ｉ_PH２、Ｉ_PH３は、導電部２ａ、２ｂ、２ｃ（位相Ｐｈ１、Ｐｈ２、Ｐｈ３）を流れ、位相は同平面に位置する。位相Ｐｈ１とＰｈ２，Ｐｈ２とＰｈ３間の距離（Ｌ１、Ｌ３）はいかようでもよいが、アルゴリズムを簡単にするにはＬ１＝Ｌ３が望ましい。また、システムの長所を確保するには、Ｌ１、Ｌ３ともに十分に小さな値であるのが好ましい。

測定素子は、導電測定のための４つのホールセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４と、磁界集束のための４つの磁気回路分割部Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４で構成される。磁気回路のホールセルとギャップ域Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４は、導電部２ａ〜２ｃと同じ軸／平面Ａ上に配置されている。

第１の磁気測定器Ｄ１は、第１の位相Ｉ_PH１の電流を測定する。Ｄ１は、位相Ｐｈ１（導電バス）、２個のホールセル（セルＣ１、セルＣ２）、ギャップ域Ｅ１、Ｅ２で分割された２つの磁気回路分割部（Ｍ１、Ｍ２）とで構成される。

磁気測定器Ｄ３は、第３の位相Ｉ_PH３の電流を測定する。Ｄ３は、位相Ｐｈ３（導電バス）、２個のホールセル（セルＣ３、セルＣ４）、ギャップ域Ｅ３、Ｅ４で分割された２つの磁気回路分割部（Ｍ３、Ｍ４）とで構成される。

なお、位相Ｐｈ２の周囲には、磁気測定器が配備されていない。位相Ｐｈ２の位相電流はＩ_PH２（導電バス）で示す。磁気測定器Ｄ１、Ｄ３から、第２位相Ｉ_PH２の電流を算定できる。

図３において、装置に電流が入力されるとき（バツ印で示す）の位相電流の流れる方向をプラスとする。その条件下では、磁界Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３は時計回りに発生する。

本システムからの出力信号を、その位相に流れる電流を図示する量で示す。それぞれの出力信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、電圧値や電流値などの連続電気信号、または、シリアルワイヤ形式や高周波リンクプロトコル形式などのデジタル信号である。使用する信号の送信リンクに関しては、どのような形態でも構わない。
Ｓ１＝電流Ｉ_PH１を図示するシステムからの出力信号
Ｓ２＝電流Ｉ_PH２を図示するシステムからの出力信号
Ｓ３＝電流Ｉ_PH３を図示するシステムからの出力信号

実証を容易にするため、ホールセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は、４個の感度が同じとなるよう現場校正済みであると仮定する。ホールセルからの信号は、図３の上方から下方へ流れがプラスである。下記の関係式において、以下のように定義する。
Ｃ１＝ホールセルＣ１の信号
Ｃ２＝ホールセルＣ２の信号
Ｃ３＝ホールセルＣ３の信号
Ｃ４＝ホールセルＣ４の信号

位相Ｐｈ１とＰｈ３は、以下のような関係式の特徴をもつ。
Ｓ１＝Ｓ（Ｉ_PH１）＝（Ｃ２―Ｃ１）＊Ｋ１
ただし、Ｋ１は、磁気測定器Ｄ１の感度（ゲイン値）である。
Ｓ３＝Ｓ（Ｉ_PH３）＝（Ｃ４―Ｃ３）＊Ｋ３
ただし、Ｋ３は、磁気測定器Ｄ２の感度（ゲイン値）である。

それら係数Ｋ１、Ｋ３は、出力信号Ｓ（ｘ）の物理的数値を算出するため、ホールセルの信号に付与される変換比である。装置における感度が同じであるという保持された仮定のもと、以下の関係が成り立つ。
Ｋ１＝Ｋ３＝Ｋ

それゆえ、出力信号Ｓ１、Ｓ３は、以下のように示せる。
Ｓ１＝Ｓ（Ｉ_PH１）＝（Ｃ２―Ｃ１）＊Ｋ
Ｓ３＝Ｓ（Ｉ_PH３）＝（Ｃ４―Ｃ３）＊Ｋ
ただし、Ｋは、磁気測定器Ｄ１、Ｄ３の感度（ゲイン値）である。

なお、本システムは、磁気測定器を中央に設置することなく、磁気測定器Ｄ１、Ｄ３から信号Ｓ２の算出を可能にする機能をもつ。電流値Ｉ_PH２の測定は、下記の関係式から有利に算出できる。
Ｓ２＝Ｓ（Ｉ_PH２）＝（Ｃ４＋Ｃ３）＊Ｋ２３−（Ｃ２＋Ｃ１）＊Ｋ２１
ただし、Ｋ２１は、第１位相のための磁気測定器への第２位相電流の影響感度（ゲイン値）である。Ｋ２３は、第３位相のための磁気測定器への第２位相電流の影響感度（ゲイン値）である。

それら係数Ｋ２１、Ｋ２３は、出力信号Ｓ（Ｉ_PH２）の物理的数値を算出するため、ホールセルの信号に付与される変換比である。装置における感度が同じであるという保持された仮定のもと、以下の関係が成り立つ。
Ｋ２１＝Ｋ２３＝Ｋ２
Ｓ２＝Ｓ（Ｉ_PH２）＝（Ｃ４＋Ｃ３−Ｃ２−Ｃ１）＊Ｋ２
ただし、Ｋ２は、第１位相と第３位相のための磁気測定器への第２位相電流の影響感度（ゲイン値）である。

上記の関係式は、以下の条件下において有効である。
−３つの位相電流Ｉ_PH１、Ｉ_PH２、Ｉ_PH３が、同じ平面に配置され、それらの軸が一直線上にある。
−位相間の距離が、同じである（Ｉ１＝Ｉ３）。
−磁気回路分割部Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４が、同じ形状であって、位相Ｐｈ１とＰｈ３を取り囲むように対称配置されている。
−磁気回路を分割する磁気ギャップ域が同じである（Ｅ１＝Ｅ２＝Ｅ３＝Ｅ４）。
−磁気測定素子（ホールセル）が、各素子の感度が周知の同じ値になるよう（Ｓ_c1＝Ｓ_c2＝Ｓ_c3＝Ｓ_c4）、現場校正済みである。

その校正により、磁気測定器Ｄ１、Ｄ３の全部の素子の寸法、位置、対称性、感度の誤差が修正できる。

前記の構成により、信号Ｓ２のためのゲイン係数Ｋ２と信号Ｓ１、Ｓ３のためのゲイン係数Ｋのみを保持すればよいため、信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の算出が簡単になる。

磁気測定器のその他の構成として、例えば、３つの位相を同じ軸／平面上に配置せずに、三相の出力信号を算定することも可能である。その場合、正確な算定値を得るためには、より多くの感度係数を使用しなければならない。

前記の実証においては、不定長の電流線を利用し、そのため、電力回路の戻り電流の磁界の影響がないと仮定している。しかし、電力装置へのセンサーの一体化により、出力信号Ｓ２を算出する際にエラーが生じ、リーク電流の算定値の精度に影響を与えてしまう恐れがある。

電力回路の構成は周知で制御可能であるため、戻り電流からの磁気摂動を感度係数の算定に組み入れることは可能である。センサーの校正において、好適な感度係数Ｋを算定できるよう、各ホールセルの感度の調整の際に、そのような磁気環境を勘案する必要がある。

磁気測定器Ｄ１、Ｄ３の磁気摂動が対称性をもつ場合、出力信号を算出するのに、使用するのは簡単な係数Ｋ、Ｋ２のみで充分である。磁気摂動が非対称である場合には、複合的な係数（Ｋ２１、Ｋ２３）を追加しなければならない。

簡単にいうと、前記の関係式により、３つの位相の電流は、２つの磁気測定器Ｄ１、Ｄ３により算出できるのである。磁気測定器の構成のおかげで、中央の位相Ｐｈ２への近接にもかかわらず、位相Ｐｈ１、Ｐｈ３の高い精度の測定値を得ることができる。

中央の位相Ｐｈ２の測定値も、制御できない摂動磁界の不在のおかげで、高い精度で得られる。その場合、出力信号Ｓ２からＩ_PH２を算出できるのである。

磁界摂動が大きくて、測定装置の制御が不能な場合には、測定値Ｉ_PH２に誤差が出る恐れがある。そのような測定値Ｉ_PH２の精度が充分でないときには、以下の関係式を適用する。
Ｓ２＝−（Ｓ１＋Ｓ３）

この場合、信号Ｓ２は、下記の関係式を確認するのに利用できる。
Ｉ_PH１＋Ｉ_PH２＋Ｉ_PH３＝０

これにより、リーク電流が充分な精度で検知でき、低状況モードでの動作をも開始することができる。

本システムでは、制限のある数のホールセルを使っての測定に対しても、かつ、低状況モードでの処理に対しても、充分な冗長性を与えることができる。

例えば、低状況モードでの動作は、４個の磁界測定セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のひとつが不良である場合に行われる。つまり、１個のホール効果セルが不良である場合には、その出力信号が供給されない。この不良は、三相モータを制御するシステムで簡単に検知することができる。実際には、制御用コンピュータにより、位相電流を制御して、ホールセルからの出力信号の変動を読み取るのである。ホールセルからの出力信号に変動がない場合には、コンピュータはそのホールセルは動作不良だと判断して、低状況モードでの動作を開始する。

低状況モードでは、動作可能な３個のホールセルを考慮して、新規の公式に従ってそれらの出力信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を算定する。不良のホールセルに従って、４つの異なる低状況モードでの動作が行われる。

（Ｃ１が不良の場合）
Ｓ１＝Ｓ（Ｉ_PH１）＝Ｃ２＊Ｋ１１＋（Ｃ４＋Ｃ３）＊Ｋ１１１
ただし、Ｋ１１はＣ１が不良でのＳ１の感度、Ｋ１１１はＣ１が不良でのＳ１の補正係数である。
Ｓ３＝Ｓ（Ｉ_PH３）＝（Ｃ４−Ｃ３）＊Ｋ３１
ただし、Ｋ３１はＣ１が不良でのＳ３の感度である。
Ｓ２＝Ｓ（Ｉ_PH２）＝（Ｃ３−Ｃ２）＊Ｋ２１
ただし、Ｋ２１はＣ１が不良でのＳ２の補正係数である。

（Ｃ２が不良の場合）
Ｓ１＝Ｓ（Ｉ_PH１）＝Ｃ１＊Ｋ１２＋（Ｃ４＋Ｃ３）＊Ｋ１２１
ただし、Ｋ１２はＣ２が不良でのＳ１の感度、Ｋ１２１はＣ２が不良でのＳ１の補正係数である。
Ｓ３＝Ｓ（Ｉ_PH３）＝（Ｃ４−Ｃ３）＊Ｋ３２
ただし、Ｋ３２はＣ２が不良でのＳ３の感度である。
Ｓ２＝Ｓ（Ｉ_PH２）＝（Ｃ３−Ｃ１）＊Ｋ２２
ただし、Ｋ２２はＣ２が不良でのＳ２の補正係数である。

（Ｃ３が不良の場合）
Ｓ１＝Ｓ（Ｉ_PH１）＝（Ｃ２―Ｃ１）＊Ｋ１３
ただし、Ｋ１３はＣ３が不良でのＳ１の感度である。
Ｓ３＝Ｓ（Ｉ_PH３）＝Ｃ４＊Ｋ３３＋（Ｃ１＋Ｃ２）＊Ｋ３３１
ただし、Ｋ３３はＣ３が不良でのＳ３の感度、Ｋ３３１はＣ３が不良でのＳ３の補正係数である。
Ｓ２＝Ｓ（Ｉ_PH２）＝（Ｃ４−Ｃ１）＊Ｋ２３
ただし、Ｋ２３はＣ３が不良でのＳ２の感度である。

（Ｃ４が不良の場合）
Ｓ１＝Ｓ（Ｉ_PH１）＝（Ｃ２−Ｃ１）＊Ｋ１４
ただし、Ｋ１４はＣ４が不良でのＳ１の感度である。
Ｓ３＝Ｓ（Ｉ_PH３）＝Ｃ３＊Ｋ３４＋（Ｃ１＋Ｃ２）＊Ｋ３４１
ただし、Ｋ３４はＣ４が不良でのＳ３の感度、Ｋ３４１はＣ４が不良でのＳ３の補正係数である。
Ｓ２＝Ｓ（Ｉ_PH２）＝（Ｃ３−Ｃ２）＊Ｋ２４
ただし、Ｋ２４はＣ４が不良でのＳ２の補正係数である。

影響パラメータは前もって選定されるため（同等性、対称性）、関係式を以下のように簡単化できる。
Ｘ１＝Ｋ１１＝−Ｋ３４
Ｘ２＝Ｋ１１１＝Ｋ３４１
Ｘ３＝Ｋ１２＝Ｋ３３
Ｘ４＝Ｋ１２１＝−Ｋ３３１
Ｘ５＝Ｋ２１＝Ｋ２４
Ｘ６＝Ｋ２２＝Ｋ２３
Ｘ７＝Ｋ１３＝Ｋ１４＝Ｋ３１＝Ｋ３２

それゆえに、簡略化した関係式は、以下のように示せる。
（信号Ｓ１）
Ｃ１が不良の場合：Ｓ１＝Ｓ（Ｉ_PH１）＝Ｃ２＊Ｘ１＋（Ｃ４＋Ｃ３）＊Ｘ２
Ｃ２が不良の場合：Ｓ１＝Ｓ（Ｉ_PH１）＝Ｃ２＊Ｘ３＋（Ｃ４＋Ｃ３）＊Ｘ４
Ｃ３またはＣ４が不良の場合：Ｓ１＝Ｓ（Ｉ_PH１）＝（Ｃ２−Ｃ１）＊Ｘ７

（信号Ｓ２）
Ｃ１またはＣ４が不良の場合：Ｓ２＝Ｓ（Ｉ_PH２）＝（Ｃ４−Ｃ１）＊Ｘ５
Ｃ２またはＣ３が不良の場合：Ｓ２＝Ｓ（Ｉ_PH２）＝（Ｃ４−Ｃ１）＊Ｘ６

（信号Ｓ３）
Ｃ１またはＣ２が不良の場合：Ｓ３＝Ｓ（Ｉ_PH３）＝（Ｃ４−Ｃ３）＊Ｘ７
Ｃ３が不良の場合：Ｓ３＝Ｓ（Ｉ_PH３）＝Ｃ４＊Ｘ３−（Ｃ１＋Ｃ２）＊Ｘ４
Ｃ４が不良の場合：Ｓ３＝Ｓ（Ｉ_PH３）＝（Ｃ１＋Ｃ２）＊Ｘ２−Ｃ３＊Ｘ１

低状況モードでは、４個のホールセルのひとつが動作不良でも、センサーの動作が維持できる。センサーの動作性能は、特に外部の磁界（寄生磁界、戻り電流）に対する耐性の点で悪くなるが、低状況モードにより、次の保守作業までの一時的な受容可能な緊急解決策が提供されることになる。

本システムは、開ループ式測定器を使っているが、例えば、数千アンペア（１０００Ａ〜２０００Ａ、または、それ以上）程度の高い三相電流の数値の測定ができるように構成されている。

その長所は、以下のとおりである。
−低コストの開ループ技術。
−磁気回路を飽和させることなく、１０００Ａ以上の電流値の測定。
−コンパクトな機械設計。
−２個の磁気測定器の利用のみで、３つの位相の電流を測定。
−一定の外部磁界に対する非感応性。
−３つの電流位相の共通面を流れる戻り電流に対する非感応性。

図４ａに示すのは、センサーへの外部磁界の影響である。外部磁界Ｈｅにより、セルＢではプラス信号が作成され、セルＡでもプラス信号が作成される。その関係式は、以下のようになる。
Ｓ（Ｈｅ）＝ｋ＊（Ｂ−Ａ）＝０
それゆえ、本装置は一定の外部磁界から保護されることになる。

図４ｂに示すのは、戻り電流の影響である。Ｉｒで示すのが戻り電流で、戻り電流Ｉｒにより作成される磁界をＨｒで示す。また、磁界Ｈｉにより、セルＢではプラス信号が作成され、セルＡではマイナス信号が作成される。その関係式は、以下のようになる。
Ｓ（Ｉｐ）＝ｋ＊（Ｂ−Ａ）
なお、磁界Ｈｒにより、セルＢではプラス信号が作成され、セルＡでもプラス信号が作成される。
Ｓ（Ｉｐ）＝ｋ＊（Ｂ−Ａ）＝０

その関係式は、以下のようになる。
Ｓ＝Ｓ（Ｉｐ）＋Ｓ（Ｈｒ）＝ｋ＊（Ｂ−Ａ）
それゆえ、本発明によるセンサーは、ギャップ域がひとつしかない装置よりも、外部磁界に対する保護が勝る。

図４ｃに示すのは、ギャップ域の軸に垂直な戻り電流の影響である。前の事例と同様に、信号Ｓへの磁界Ｈｒの影響はない。
Ｓ＝Ｓ（Ｉｐ）

本装置では、磁気回路内において充分なレベルの導電性が確保できる。しかし、磁気回路によって集束された磁界Ｈｒは、磁界Ｈｉに付加される。そのため磁気回路が飽和して、測定システムが非線形性になってしまう。それゆえ、図４ｃに示す構成における戻り電流の位置は、前記の他の構成例よりも不適当である。

図１ａは、本発明の第１の実施例による三相電流センサーの斜視図である。図１ｂは、ケースを外した、図１ａのセンサーの斜視図である。図２ａ及び２ｂは、本発明の第２の実施例による三相電流センサーの斜視図である。図２ｃは、ケースを外した、図２ａ、２ｂの電流センサーの一部を示す斜視図である。本発明による電流センサーの、動作原理を説明する簡略図である。図４ａ〜４ｃは、本発明による電流センサーの一部を示す、動作原理を説明する簡略図である。

Claims

三相導電システム（Ｐｈ１，Ｐｈ２，Ｐｈ３）内を流れる電流（Ｉ_PH１，Ｉ_PH２，Ｉ_PH３）を測定する三相電流センサーであって、第１の磁気測定器（Ｄ１）と第２の磁気測定器（Ｄ３）とを備え、各磁気測定器が少なくとも２つのギャップ域（Ｅ１，Ｅ２；Ｅ３，Ｅ４）を備える磁気回路（Ｍ）と、前記磁気回路の各ギャップ域内に配置された磁界検知器（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）とを含み、前記磁気測定器は三相導電システムの３つの位相のひとつを形成する中央導電線部位の両側に、または、中央導電線を挿入するための孔（７ｂ）内に配置されている三相電流センサー。
前記磁気測定器の各磁気回路の少なくとも２つのギャップ域が基本的に同じ平面（Ａ）内にある請求項１記載の三相電流センサー。
前記センサーと交差する３つの導電線部位の軸、または、３つの導電線を挿入する３つの孔の軸が、互いにほぼ平行に前記ギャップ域の同平面（Ａ）内に配置された前出請求項に記載の三相電流センサー。
前記ギャップ域内に配置された磁界検知器がホール効果センサーである前出請求項のいずれかに記載の三相電流センサー。
前記磁気回路が２つ設置され、各磁気回路は２つのギャップ域を備え、両磁気回路が前記の３つの位相のうちのひとつで、磁気測定器を備えない導電線の両側に、または、その導電線を挿入するための孔内に配置されている前出請求項のいずれかに記載の三相電流センサー。
前記磁気測定器（Ｄ１，Ｄ３）が共通の支持基板（５）上に搭載されている前出請求項のいずれかに記載の三相電流センサー。
前記支持基板が前記磁気回路が搭載されたセンサーのケース（４）の一部となる壁を形成する前出請求項に記載の三相電流センサー。
前記支持基板が信号を処理するための電子機器の回路からなる請求項６記載の三相電流センサー。
３つの位相のうちのひとつを取り囲む磁気回路（Ｍ）を有する、第１の磁気測定器（Ｄ１）及び第２の磁気測定器（Ｄ３）を備えた電流センサーを用いた三相導電システム（Ｐｈ１，Ｐｈ２，Ｐｈ３）内を流れる電流（Ｉ_PH１，Ｉ_PH２，Ｉ_PH３）を測定する方法であって、前記第１の磁気測定器（Ｄ１）による前記の３つの位相のうちの第１の位相（Ｉ_PH１）の電流により生成される磁界の測定からその第１の位相内を流れる電流を測定する工程と、前記第２の磁気測定器（Ｄ３）による前記の３つの位相のうちの第３の位相（Ｉ_PH３）の電流により生成される磁界の測定からその第３の位相内を流れる電流を測定する工程と、前記の３つの位相のうちの第２の位相（Ｉ_PH２）の電流により生成される磁界の前記第１及び第２磁気測定器への影響度からその第２の位相の電流を測定する工程とからなる電流測定方法。
前出の請求項１〜８のいずれかに記載の電流センサーを利用する請求項９記載の電流測定方法。