JP2017032475A - 電流センサユニット - Google Patents

Abstract

【課題】複数系統の電流を測定することが可能な小型の電流センサユニットを提供する。
【解決手段】電流センサユニット１００は、それぞれが別個の磁気回路を構成する複数の磁性体１１０であって、各磁気回路に空隙１１２が設けられている、複数の磁性体１１０と、前記磁気回路のそれぞれを貫く導体５１、５２を流れる電流により生じる磁界を別個に検出するための複数の磁気センサ１２０と、前記複数の磁気センサ１２０のそれぞれが、対応する前記磁性体１１０の前記空隙１１２に位置するよう搭載された１つの共通基板１３０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電流センサユニットに関する。

近年、省エネ意識の高まりから、電力使用量管理にＨＥＭＳ（Home Energy Management System）を導入する家庭が増えてきた。家庭の各部屋ごとに電力の使用量を管理しようとした場合、分電盤の各系統ごとに電流センサを取り付ける必要がある。従来、このような用途に向けた電流センサとして、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。

特許第４４７１６５７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された電流センサは単一系統の電流を測定するためのものであり、家庭の各部屋ごとに電流を測定するには、分電盤内にこの電流センサを複数配列しなければならない。したがって、最近の省スペース型分電盤に、全ての系統に対応してこのような電流センサを設置することが困難な場合がある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、複数系統の電流を測定することが可能な小型の電流センサユニットを提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の一態様は、それぞれが別個の磁気回路を構成する複数の磁性体であって、各磁気回路に空隙が設けられている、複数の磁性体と、前記磁気回路のそれぞれを貫く導体を流れる電流により生じる磁界を別個に検出するための複数の磁気センサと、前記複数の磁気センサのそれぞれが、対応する前記磁性体の前記空隙に位置するよう搭載された１つの共通基板と、を備える電流センサユニットである。

また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、前記各磁性体は前記空隙を境とする第１磁性体及び第２磁性体からなる、電流センサユニットである。

また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、前記第１磁性体のそれぞれ及び前記共通基板を収容する第１筐体と、前記第２磁性体のそれぞれを収容する第２筐体と、を更に備える、電流センサユニットである。

また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、前記共通基板は複数の貫通穴を有し、前記第１磁性体のそれぞれは前記第１筐体内において対応する前記貫通穴に挿通されている、電流センサユニットである。

また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、前記第１筐体と前記第２筐体を互いに離した状態において前記導体を各磁気回路に対して着脱することが可能であり、前記第１筐体と前記第２筐体を互いに連結した状態において前記第１磁性体と前記第２磁性体とにより前記磁気回路が構成される、電流センサユニットである。

また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、前記複数の磁性体及び前記共通基板を収容する筐体を更に備える、電流センサユニットである。

また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、前記共通基板は複数の貫通穴を有し、前記複数の磁性体のそれぞれは前記筐体内において対応する前記貫通穴に挿通されている、電流センサユニットである。

また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、前記複数の磁性体は前記筐体に対して固定され、前記共通基板は前記固定された複数の磁性体に対してスライド移動可能である、電流センサユニットである。

また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、前記共通基板を収容する第１筐体と、前記複数の磁性体を収容する第２筐体と、を更に備える、電流センサユニットである。

また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、前記第１筐体と前記第２筐体を互いに離した状態において前記導体を各磁気回路に対して着脱することが可能であり、前記第１筐体と前記第２筐体を互いに連結した状態において前記磁気センサのそれぞれが対応する前記磁性体の前記空隙の位置に配置される、電流センサユニットである。

本発明によれば、複数系統の電流を測定することが可能な小型の電流センサユニットを実現することができる。

本発明の第１実施形態に係る電流センサユニット１００の構成を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る電流センサユニット１００のＸＺ面による断面図である。 本発明の第１実施形態に係る電流センサユニット１００を分電盤に設置した様子を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る電流センサユニット２００の構成を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る電流センサユニット２００のＸＺ面による断面図である。 本発明の第３実施形態に係る電流センサユニット３００の構成を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る電流センサユニット３００のＸＺ面による断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る電流センサユニット１００の構成を示す斜視図である。説明の便宜上、図１中に示す向きにＸ、Ｙ、及びＺ軸をとる。図２は、電流センサユニット１００のＸＺ面による断面図である。なお、図１では、電流センサユニット１００の構成を見やすくするために、第１磁性体１１０ａと第２磁性体１１０ｂを分離した様子を描いており、また第１筐体１４０及び第２筐体１５０は示していない。

図１及び図２に示されるように、電流センサユニット１００は、複数の磁性体１１０−１、１１０−２、…と、複数の磁気センサ１２０−１、１２０−２、…と、１つの共通基板１３０と、第１筐体１４０と、第２筐体１５０とを備えて構成される。以下の説明において、複数の磁性体１１０−１、１１０−２、…のそれぞれを区別する必要がないときは磁性体１１０と記載し、同様に複数の磁気センサ１２０−１、１２０−２、…のそれぞれを区別する必要がないときは磁気センサ１２０と記載する。図１及び図２には２つの磁性体１１０−１及び１１０−２と２つの磁気センサ１２０−１及び１２０−２が明示的に描かれているが、電流センサユニット１００に含まれる磁性体１１０と磁気センサ１２０の数は任意の数であってよく、本発明を限定するものではない。

電流センサユニット１００を使用する際には、図示されるように、測定対象の電流が流れている導体５１及び５２を電流センサユニット１００内に配置する。導体５１及び５２を流れる電流は、各電流の大きさ及び電流が流れる向きに応じた磁界（磁束）を、それぞれ導体５１及び５２の周囲に発生させる。

磁性体１１０は、磁気回路を形成する。より具体的には、磁性体１１０は、図２に示される点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを巡る経路よりなる第１磁気回路と、点Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｇ、Ｈ、Ｉを巡る経路よりなる第２磁気回路を形成する。導体５１は第１磁気回路を貫くように配置され、導体５２は第２磁気回路を貫くように配置されている。第１磁気回路は、導体５１を流れる電流により発生した磁束を集磁し、第２磁気回路は、導体５２を流れる電流により発生した磁束を集磁する。つまり、導体５１及び５２を流れる電流により発生した磁束は、磁性体１１０が作る磁気回路の内部に集中して存在する。これにより、磁性体１１０に設けられた空隙１１２における磁束密度が増大し、磁気センサ１２０による磁束の検出精度、ひいては導体５１及び５２を流れる電流の測定精度が向上する。磁性体１１０はまた、磁性体１１０が作る磁気回路の外側に存在し得るノイズの磁束が当該磁気回路の内側へ入り込まないようにする働きをする。例えば、図２に示されるように、磁性体１１０−１内に配置された導体５１及び５２により発生した磁束は、隣の磁性体１１０−２が作る磁気回路の内側には入り込まないので、磁気センサ１２０−２に対して影響を与えない。このように各磁気センサ１２０はノイズの磁束による影響を受けないため、導体５１及び５２を流れる電流の測定誤差が低減される。

磁性体１１０は、第１磁性体１１０ａと第２磁性体１１０ｂの２つの部分から構成される。図１及び図２に示されるように、第１磁性体１１０ａは磁性体１１０の下側半分をなす部分であり、第２磁性体１１０ｂは磁性体１１０の上側半分をなす部分である。第１磁性体１１０ａは、Ｘ軸に沿って延在する下柱体１１０ｃと、下柱体１１０ｃの右端から上方に延びる右柱体１１０ｄと、下柱体１１０ｃの左端から上方に延びる左柱体１１０ｅとから構成される。第２磁性体１１０ｂは、Ｘ軸に沿って延在する上柱体１１０ｆと、上柱体１１０ｆの右端から下方に延びる右柱体１１０ｇと、上柱体１１０ｆの左端から下方に延びる左柱体１１０ｈと、上柱体１１０ｆの中央付近から下方に延びる中柱体１１０ｉとから構成される。図２に示されるように、電流センサユニット１００の使用時には、第１磁性体１１０ａの右柱体１１０ｄ及び左柱体１１０ｅの各上端面と、第２磁性体１１０ｂの右柱体１１０ｇ及び左柱体１１０ｈの各下端面とが接するように、第１磁性体１１０ａと第２磁性体１１０ｂが連結される。この時、第２磁性体１１０ｂの中柱体１１０ｉの下端面と第１磁性体１１０ａの下柱体１１０ｃとの間には、空隙１１２が形作られる。このように第１磁性体１１０ａと第２磁性体１１０ｂが連結した形態の磁性体１１０により、上述した第１磁気回路及び第２磁気回路が形成される。第１磁気回路と第２磁気回路は、回路の途中に空隙１１２を有している。空隙１１２には後述するように共通基板１３０と磁気センサ１２０が配置されるが、空隙１１２の上下方向（Ｚ軸方向）の大きさは、空隙１１２内に共通基板１３０と磁気センサ１２０を配置可能である限りにおいて、できるだけ小さい方がよい。磁気回路を通る磁束が空隙１１２の部分で外へ広がることなく、磁気センサ１２０により多くの磁束が集中するようにするためである。空隙１１２を上下方向に狭くするために、例えば、第２磁性体１１０ｂの中柱体１１０ｉを図２に示されるよりも下方に延伸して構成し、更に、第１磁性体１１０ａにも第２磁性体１１０ｂの中柱体１１０ｉと同様の中柱体（不図示）を中柱体１１０ｉと相対する形で設けることとしてもよい。

共通基板１３０は、複数の磁性体１１０−１、１１０−２、…に跨る寸法と形状を持つ基板である。即ち、複数の磁性体１１０−１、１１０−２、…に対して共通基板１３０は１つだけ設けられている。例えば、８個の磁性体１１０がＸ軸に沿って一列に配列されてなる電流センサユニット１００においては、共通基板１３０の幅、つまりＸ軸に沿った長さは、磁性体１１０の８個分の幅よりも大きい。なお、共通基板１３０は、電流センサユニット１００が備える複数の磁性体１１０−１、１１０−２、…の全てではなく、そのうちの一部分である複数の磁性体１１０（例えば磁性体１１０−１及び１１０−２の２つ）に跨る寸法と形状を持つ基板であってもよい。例えば、８個の磁性体１１０がＸ軸に沿って一列に配列されてなる電流センサユニット１００において、４個の磁性体１１０に跨る寸法と形状を持った２つの共通基板１３０が用いられてもよい。

共通基板１３０は、複数の貫通穴１３２を有する。共通基板１３０の複数の貫通穴１３２には、各第１磁性体１１０ａの右柱体１１０ｄ及び左柱体１１０ｅがそれぞれ挿通されている。したがって、共通基板１３０は、各第１磁性体１１０ａの右柱体１１０ｄと左柱体１１０ｅの間に存在する空隙１１２を横切る位置に配置されて、各第１磁性体１１０ａと組み合わせられている。

共通基板１３０上には、複数の磁気センサ１２０−１、１２０−２、…が搭載されている。より具体的には、複数の磁気センサ１２０−１、１２０−２、…のそれぞれは、第２磁性体１１０ｂの中柱体１１０ｉの下方、即ち空隙１１２の位置において、共通基板１３０に実装されている。例えば、磁気センサ１２０−１は磁性体１１０−１の空隙１１２に配置され、磁気センサ１２０−２は磁性体１１０−２の空隙１１２に配置され、以下同様に、いずれの磁気センサ１２０も対応する磁性体１１０の空隙１１２に配置される。上述したように、各磁性体１１０の空隙１１２には、導体５１及び５２を流れる電流によって発生し、磁性体１１０が作る磁気回路（第１磁気回路及び第２磁気回路）によって集磁された磁束が通っている。この磁束は、各空隙１１２に配置された複数の磁気センサ１２０−１、１２０−２、…のそれぞれによって検出される。こうして得られる磁気センサ１２０からの出力値は、導体５１及び５２を流れる電流の値を示している。

例えば、導体５１と導体５２のそれぞれに大きさが同じで互いに逆向きの電流が流れている場合には、導体５１又は５２の一方のみが存在する場合に対して、磁気センサ１２０の位置に２倍の密度の磁束が集磁され、その結果、磁気センサ１２０の出力値も２倍になる。よって、磁気センサ１２０の出力値に対応する電流値の半分の値が、実際に導体５１及び５２を流れている電流の値となる。なお、上述したように各磁性体１１０は外部からのノイズ磁界（磁束）を遮断するので、各磁気センサ１２０からの出力値は、当該磁気センサ１２０が配置されているのと同じ磁性体１１０に配置されている導体５１及び５２を流れる電流のみに基づく値である。例えば、磁気センサ１２０−１の出力値は、磁性体１１０−１を貫く導体５１及び５２の電流値を示す。

本実施形態では、磁気センサ１２０として、磁界を検出する能力を有してさえいればどのような種類のデバイスであっても適用可能である。例えば、コイルやホール素子等を磁気センサ１２０として用いることができる。また、磁気センサ１２０の出力信号を電気的に処理するための電気回路（例えば増幅器等）や、信号を外部へ取り出すための出力端子を共通基板１３０上に設けてもよい。

第１筐体１４０には、共通基板１３０と複数の第１磁性体１１０ａとが、上述したように共通基板１３０の貫通穴１３２に各第１磁性体１１０ａが挿通された形で収容されている。第２筐体１５０には、複数の第２磁性体１１０ｂが、そのそれぞれに対応する第１磁性体１１０ａと相対する位置に配置されて収容されている。第１筐体１４０と第２筐体１５０は、それぞれが互いに分離した第１形態と、それぞれが互いに連結した第２形態とをとることができるように構成される。第１形態は図１の斜視図によって示され（但し図１では第１筐体１４０及び第２筐体１５０自体は不図示である）、第２形態は図２の断面図によって示されている。

第１形態においては、第１筐体１４０と第２筐体１５０が分離されることによって複数の第１磁性体１１０ａと複数の第２磁性体１１０ｂもそれぞれ互いに分離され、両者の間に生じた空間（右柱体１１０ｄと右柱体１１０ｇとの間、及び左柱体１１０ｅと左柱体１１０ｈとの間の空間）を介して、導体５１及び５２を磁気回路の外側から内側に挿入したり、あるいはその逆に、導体５１及び５２を磁気回路の内側から外側へ取り出したりすることができる。一方、第２形態においては、第１筐体１４０と第２筐体１５０が連結されることにより、上述したように第１磁性体１１０ａと第２磁性体１１０ｂが連結されて、磁気回路（第１磁気回路及び第２磁気回路）が形成される。

電流センサユニット１００を使用して電流を測定するためには、まず第１筐体１４０と第２筐体１５０を第１形態に配置し、測定対象の電流が流れる導体５１及び５２を、第２磁性体１１０ｂの内側、即ち左柱体１１０ｈと中柱体１１０ｉとの間の空間及び右柱体１１０ｇと中柱体１１０ｉとの間の空間にそれぞれ通す。上述したように、第１形態では第１磁性体１１０ａと第２磁性体１１０ｂが分離されているため、分離により生じたすき間を介して、導体５１及び５２を第２磁性体１１０ｂの内側へ挿入可能である。次に、第１筐体１４０と第２筐体１５０を第２形態に配置することで、第１磁性体１１０ａと第２磁性体１１０ｂを相互に連結する。これにより、第１形態において生じていた第１磁性体１１０ａと第２磁性体１１０ｂとの間のすき間が閉じ、磁気回路（第１磁気回路及び第２磁気回路）の内側に外部からのノイズの磁束が侵入しなくなる。そして、このように第１筐体１４０と第２筐体１５０を第２形態に配置した状態で、各磁気センサ１２０から磁界を検出した結果である出力値を取得し、その出力値に基づいて、それぞれに対応する導体５１及び５２の電流値を得ることができる。

以上説明したように、本実施形態による電流センサユニット１００は、共通基板１３０を用いて複数の磁性体１１０−１、１１０−２、…と複数の磁気センサ１２０−１、１２０−２、…とをユニット化して構成されているので、そのサイズを小型化することが可能である。例えば、図３に示されるように、分電盤（不図示）内において、主幹配線７１を８系統の屋内配線７２に分岐する分岐ブレーカ７３に隣接して、８系統分の電流を測定できるよう構成された電流センサユニット１００を設置することができる。

＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係る電流センサユニット２００の構成を示す斜視図である。図４においてＸ、Ｙ、及びＺ軸を図中に示す向きにとる。図５は、電流センサユニット２００のＸＺ面による断面図である。なお、図４では、説明の便宜上、共通基板２３０をＸ軸方向に少しスライドさせた様子を描いており、また電流センサユニット２００の構成を見やすくするために、第１筐体２４０及び第２筐体２５０は示していない。

図４及び図５に示されるように、電流センサユニット２００は、複数の磁性体２１０−１、２１０−２、…と、複数の磁気センサ２２０−１、２２０−２、…と、１つの共通基板２３０と、第１筐体２４０と、第２筐体２５０とを備えて構成される。以下の説明において、複数の磁性体２１０−１、２１０−２、…のそれぞれを区別する必要がないときは磁性体２１０と記載し、同様に複数の磁気センサ２２０−１、２２０−２、…のそれぞれを区別する必要がないときは磁気センサ２２０と記載する。図４及び図５には２つの磁性体２１０−１及び２１０−２と２つの磁気センサ２２０−１及び２２０−２が明示的に描かれているが、電流センサユニット２００に含まれる磁性体２１０と磁気センサ２２０の数は任意の数であってよく、本発明を限定するものではない。

電流センサユニット２００を使用する際には、図示されるように、測定対象の電流が流れている導体５１を電流センサユニット２００内に配置する。導体５１を流れる電流は、電流の大きさ及び電流が流れる向きに応じた磁界（磁束）を導体５１の周囲に発生させる。

磁性体２１０は、磁気回路を形成する。導体５１は磁性体２１０が作る磁気回路を貫くように配置されている。磁気回路は、導体５１を流れる電流により発生した磁束を集磁する。つまり、導体５１を流れる電流により発生した磁束は、磁性体２１０が作る磁気回路の内部に集中して存在する。これにより、磁性体２１０に設けられた空隙２１２における磁束密度が増大し、磁気センサ２２０による磁束の検出精度、ひいては導体５１を流れる電流の測定精度が向上する。磁性体２１０はまた、磁性体２１０が作る磁気回路の外側に存在し得るノイズの磁束が当該磁気回路の内側へ入り込まないようにする働きをする。例えば、磁性体２１０−２内に配置された導体５１により発生した磁束は、隣の磁性体２１０−１が作る磁気回路の内側には入り込まないので、磁気センサ２２０−１に対して影響を与えない。このように各磁気センサ２２０はノイズの磁束による影響を受けないため、導体５１を流れる電流の測定誤差が低減される。

磁性体２１０は、Ｘ軸に沿って延在する下柱体２１０ａと、下柱体２１０ａの右端から上方に延びる右柱体２１０ｂと、右柱体２１０ｂの上端からＸ軸に沿って下柱体２１０ａと同じ側に延びる上柱体２１０ｃとから構成される。下柱体２１０ａの左端部と上柱体２１０ｃの左端部との間には、空隙２１２が設けられている。即ち、磁性体２１０が作る磁気回路は、回路の途中に空隙２１２を有している。空隙２１２には後述するように共通基板２３０と磁気センサ２２０が配置されるが、空隙２１２の上下方向（Ｚ軸方向）の大きさは、空隙２１２内に共通基板２３０と磁気センサ２２０を配置可能である限りにおいて、できるだけ小さい方がよい。磁気回路を通る磁束が空隙２１２の部分で外へ広がることなく、磁気センサ２２０により多くの磁束が集中するようにするためである。空隙２１２を上下方向に狭くするために、例えば磁性体２１０を、下柱体２１０ａの先端部分が上方に延び、上柱体２１０ｃの先端部分が下方に延びた形状に構成することとしてもよい。

共通基板２３０は、複数の磁性体２１０−１、２１０−２、…に跨る寸法と形状を持つ基板である。即ち、複数の磁性体２１０−１、２１０−２、…に対して共通基板２３０は１つだけ設けられている。例えば、８個の磁性体２１０がＸ軸に沿って一列に配列されてなる電流センサユニット２００においては、共通基板２３０の幅、つまりＸ軸に沿った長さは、磁性体２１０の８個分の幅よりも大きい。なお、共通基板２３０は、電流センサユニット２００が備える複数の磁性体２１０−１、２１０−２、…の全てではなく、そのうちの一部分である複数の磁性体２１０（例えば磁性体２１０−１及び２１０−２の２つ）に跨る寸法と形状を持つ基板であってもよい。例えば、８個の磁性体２１０がＸ軸に沿って一列に配列されてなる電流センサユニット２００において、４個の磁性体２１０に跨る寸法と形状を持った２つの共通基板２３０が用いられてもよい。

共通基板２３０は、複数の貫通穴２３２を有する。共通基板２３０の複数の貫通穴２３２には、各磁性体２１０の右柱体２１０ｂがそれぞれ挿通されている。したがって、各磁性体２１０の下柱体２１０ａと上柱体２１０ｃは、共通基板２３０を挟んでそれぞれ互いに反対側（即ち、共通基板２３０のそれぞれ下側と上側）となる位置に配置されている。

共通基板２３０と複数の磁性体２１０−１、２１０−２、…は、第１筐体２４０に収容されている。第２筐体２５０は第１筐体２４０の上部開口を覆う蓋である。第１筐体２４０内において、複数の磁性体２１０−１、２１０−２、…はそれぞれ規定位置に固定されている。一方、共通基板２３０は、上述したように各磁性体２１０の右柱体２１０ｂを貫通穴２３２に挿通した形で、第１筐体２４０内をＸ軸に沿ってスライド移動が可能である。共通基板２３０は、第１筐体２４０内をスライド移動することによって、磁性体２１０の空隙２１２から共通基板２３０が脱離した第１形態と、磁性体２１０の空隙２１２を共通基板２３０が横切る第２形態とをとり得る。第１形態は図４の斜視図によって示され（但し図４では第１筐体２４０及び第２筐体２５０自体は不図示である）、第２形態は図５の断面図によって示されている。

第１形態においては、共通基板２３０が磁性体２１０の空隙２１２から脱離することによって共通基板２３０と各磁性体２１０との間に生じた空間を介して、導体５１を磁気回路の外側から内側に挿入したり、あるいはその逆に、導体５１を磁気回路の内側から外側へ取り出したりすることができる。第２形態は、導体５１の電流を磁気センサ２２０により測定する際の配置である。

共通基板２３０上には、複数の磁気センサ２２０−１、２２０−２、…が搭載されている。より具体的には、複数の磁気センサ２２０−１、２２０−２、…のそれぞれは、共通基板２３０が第２形態をとった時に各磁性体２１０の空隙２１２内に入る共通基板２３０上の位置において、共通基板２３０に実装されている。つまり、共通基板２３０が第２形態をとった時、例えば、磁気センサ２２０−１は磁性体２１０−１の空隙２１２に配置され、磁気センサ２２０−２は磁性体２１０−２の空隙２１２に配置され、以下同様に、いずれの磁気センサ２２０も対応する磁性体２１０の空隙２１２に配置される。上述したように、各磁性体２１０の空隙２１２には、導体５１を流れる電流によって発生し、磁性体２１０が作る磁気回路によって集磁された磁束が通っている。この磁束は、各空隙２１２に配置された複数の磁気センサ２２０−１、２２０−２、…のそれぞれによって検出される。こうして得られる磁気センサ２２０からの出力値は、導体５１を流れる電流の値を示している。

電流センサユニット２００を使用して電流を測定するためには、まず共通基板２３０を第１形態に配置し、測定対象の電流が流れる導体５１を、各磁性体２１０の内側、即ち下柱体２１０ａと右柱体２１０ｂと上柱体２１０ｃとによって囲まれた空間にそれぞれ通す。次に、共通基板２３０をスライド移動させて第２形態に配置し、この状態で各磁気センサ２２０から磁界を検出した結果である出力値を取得する。このように取得された出力値に基づいて、各磁気センサ２２０に対応する導体５１の電流値を得ることができる。

以上説明したように、本実施形態による電流センサユニット２００は、共通基板２３０を用いて複数の磁性体２１０−１、２１０−２、…と複数の磁気センサ２２０−１、２２０−２、…とをユニット化して構成されているので、そのサイズを小型化することが可能である。

＜第３実施形態＞
図６は、本発明の第３実施形態に係る電流センサユニット３００の構成を示す斜視図である。図６においてＸ、Ｙ、及びＺ軸を図中に示す向きにとる。図７は、電流センサユニット３００のＸＺ面による断面図である。なお、図６では、説明の便宜上、磁性体３１０を共通基板３３０から上方へ少し離した様子を描いており、また電流センサユニット３００の構成を見やすくするために、第１筐体３４０及び第２筐体３５０は示していない。

図６及び図７に示されるように、電流センサユニット３００は、複数の磁性体３１０−１、３１０−２、…と、複数の磁気センサ３２０−１、３２０−２、…と、１つの共通基板３３０と、第１筐体３４０と、第２筐体３５０とを備えて構成される。以下の説明において、複数の磁性体３１０−１、３１０−２、…のそれぞれを区別する必要がないときは磁性体３１０と記載し、同様に複数の磁気センサ３２０−１、３２０−２、…のそれぞれを区別する必要がないときは磁気センサ３２０と記載する。図６及び図７には２つの磁性体３１０−１及び３１０−２と２つの磁気センサ３２０−１及び３２０−２が明示的に描かれているが、電流センサユニット３００に含まれる磁性体３１０と磁気センサ３２０の数は任意の数であってよく、本発明を限定するものではない。

電流センサユニット３００を使用する際には、図示されるように、測定対象の電流が流れている導体５１を電流センサユニット３００内に配置する。導体５１を流れる電流は、電流の大きさ及び電流が流れる向きに応じた磁界（磁束）を導体５１の周囲に発生させる。

磁性体３１０は、磁気回路を形成する。導体５１は磁性体３１０が作る磁気回路を貫くように配置されている。磁気回路は、導体５１を流れる電流により発生した磁束を集磁する。つまり、導体５１を流れる電流により発生した磁束は、磁性体３１０が作る磁気回路の内部に集中して存在する。これにより、磁性体３１０に設けられた空隙３１２における磁束密度が増大し、磁気センサ３２０による磁束の検出精度、ひいては導体５１を流れる電流の測定精度が向上する。磁性体３１０はまた、磁性体３１０が作る磁気回路の外側に存在し得るノイズの磁束が当該磁気回路の内側へ入り込まないようにする働きをする。各磁気センサ３２０はノイズの磁束による影響を受けないため、導体５１を流れる電流の測定誤差が低減される。

磁性体３１０は、Ｘ軸に沿って延在する上柱体３１０ａと、上柱体３１０ａの右端から下方に延びる右柱体３１０ｂと、上柱体３１０ａの左端から下方に延びる左柱体３１０ｃとから構成される。右柱体３１０ｂの下端部と左柱体３１０ｃの下端部との間には、空隙３１２が設けられている。即ち、磁性体３１０が作る磁気回路は、回路の途中に空隙３１２を有している。空隙３１２には後述するように共通基板３３０の副基板３３０ｂと磁気センサ３２０が配置されるが、空隙３１２の左右方向（Ｘ軸方向）の大きさは、空隙３１２内に副基板３３０ｂと磁気センサ３２０を配置可能である限りにおいて、できるだけ小さい方がよい。磁気回路を通る磁束が空隙３１２の部分で外へ広がることなく、磁気センサ３２０により多くの磁束が集中するようにするためである。空隙３１２を左右方向に狭くするために、例えば磁性体３１０を、右柱体３１０ｂの先端部分が左方（左柱体３１０ｃ側）に延び、左柱体３１０ｃの先端部分が右方（右柱体３１０ｂ側）に延びた形状に構成することとしてもよい。

共通基板３３０は、複数の磁性体３１０−１、３１０−２、…に跨る寸法と形状を持つ基板である。即ち、複数の磁性体３１０−１、３１０−２、…に対して共通基板３３０は１つだけ設けられている。例えば、８個の磁性体３１０がＸ軸に沿って一列に配列されてなる電流センサユニット３００においては、共通基板３３０の幅、つまりＸ軸に沿った長さは、磁性体３１０の８個分の幅よりも大きい。なお、共通基板３３０は、電流センサユニット３００が備える複数の磁性体３１０−１、３１０−２、…の全てではなく、そのうちの一部分である複数の磁性体３１０に跨る寸法と形状を持つ基板であってもよい。

共通基板３３０は、ＸＹ面に平行な平面で構成された１つの主基板３３０ａと、ＹＺ面に平行な平面で構成された複数の副基板３３０ｂとを組み合わせて構成されている。副基板３３０ｂは、複数の磁性体３１０−１、３１０−２、…のそれぞれに対応して設けられている。各副基板３３０ｂは、対応する各磁性体３１０の右柱体３１０ｂと左柱体３１０ｃとによって挟まれる位置に配置されている。

共通基板３３０は第１筐体３４０に収容され、複数の磁性体３１０−１、３１０−２、…は第２筐体３５０に収容されている。第１筐体３４０と第２筐体３５０は、それぞれが互いに分離した第１形態と、それぞれが互いに連結した第２形態とをとることができるように構成される。第１形態は図６の斜視図によって示され（但し図６では第１筐体３４０及び第２筐体３５０自体は不図示である）、第２形態は図７の断面図によって示されている。

第１形態においては、第１筐体３４０と第２筐体３５０が分離されることによって共通基板３３０と各磁性体３１０との間に生じた空間を介して、導体５１を磁気回路の外側から内側に挿入したり、あるいはその逆に、導体５１を磁気回路の内側から外側へ取り出したりすることができる。一方、第２形態においては、第１筐体３４０と第２筐体３５０が連結されることにより、共通基板３３０の各副基板３３０ｂがそれぞれ対応する各磁性体３１０の空隙３１２を横切るように配置される。第２形態は、導体５１の電流を磁気センサ３２０により測定する際の配置である。

共通基板３３０の各副基板３３０ｂ上には、それぞれ磁気センサ３２０が搭載されている。より具体的には、第１筐体３４０と第２筐体３５０が第２形態をとった時に各磁性体３１０の空隙３１２を横切る副基板３３０ｂ上の位置に、磁気センサ３２０がそれぞれ実装されている。つまり、第２形態において、例えば、磁気センサ３２０−１は磁性体３１０−１の空隙３１２に配置され、磁気センサ３２０−２は磁性体３１０−２の空隙３１２に配置され、以下同様に、いずれの磁気センサ３２０も対応する磁性体３１０の空隙３１２に配置される。上述したように、各磁性体３１０の空隙３１２には、導体５１を流れる電流によって発生し、磁性体３１０が作る磁気回路によって集磁された磁束が通っている。この磁束は、各空隙３１２に配置された複数の磁気センサ３２０−１、３２０−２、…のそれぞれによって検出される。こうして得られる磁気センサ３２０からの出力値は、導体５１を流れる電流の値を示している。

電流センサユニット３００を使用して電流を測定するためには、まず第１筐体３４０と第２筐体３５０を第１形態に配置し、測定対象の電流が流れる導体５１を、各磁性体３１０の内側、即ち上柱体３１０ａと右柱体３１０ｂと左柱体３１０ｃとによって囲まれた空間にそれぞれ通す。次に、第１筐体３４０と第２筐体３５０を第２形態に配置し、この状態で各磁気センサ３２０から磁界を検出した結果である出力値を取得する。このように取得された出力値に基づいて、各磁気センサ３２０に対応する導体５１の電流値を得ることができる。

以上説明したように、本実施形態による電流センサユニット３００は、共通基板３３０を用いて複数の磁性体３１０−１、３１０−２、…と複数の磁気センサ３２０−１、３２０−２、…とをユニット化して構成されているので、そのサイズを小型化することが可能である。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において様々な変更が可能である。

１００、２００、３００ 電流センサユニット
１１０、２１０、３１０ 磁性体
１１２、２１２、３１２ 空隙
１２０、２２０、３２０ 磁気センサ
１３０、２３０、３３０ 共通基板
１４０、２４０、３４０ 第１筐体
１５０、２５０、３５０ 第２筐体
５１、５２ 導体

Claims (10)

1. それぞれが別個の磁気回路を構成する複数の磁性体であって、各磁気回路に空隙が設けられている、複数の磁性体と、
   前記磁気回路のそれぞれを貫く導体を流れる電流により生じる磁界を別個に検出するための複数の磁気センサと、
   前記複数の磁気センサのそれぞれが、対応する前記磁性体の前記空隙に位置するよう搭載された１つの共通基板と、
   を備える電流センサユニット。
2. 前記各磁性体は前記空隙を境とする第１磁性体及び第２磁性体からなる、請求項１に記載の電流センサユニット。
3. 前記第１磁性体のそれぞれ及び前記共通基板を収容する第１筐体と、
   前記第２磁性体のそれぞれを収容する第２筐体と、
   を更に備える、請求項２に記載の電流センサユニット。
4. 前記共通基板は複数の貫通穴を有し、前記第１磁性体のそれぞれは前記第１筐体内において対応する前記貫通穴に挿通されている、請求項３に記載の電流センサユニット。
5. 前記第１筐体と前記第２筐体を互いに離した状態において前記導体を各磁気回路に対して着脱することが可能であり、
   前記第１筐体と前記第２筐体を互いに連結した状態において前記第１磁性体と前記第２磁性体とにより前記磁気回路が構成される、
   請求項３又は４に記載の電流センサユニット。
6. 前記複数の磁性体及び前記共通基板を収容する筐体を更に備える、請求項１に記載の電流センサユニット。
7. 前記共通基板は複数の貫通穴を有し、前記複数の磁性体のそれぞれは前記筐体内において対応する前記貫通穴に挿通されている、請求項６に記載の電流センサユニット。
8. 前記複数の磁性体は前記筐体に対して固定され、前記共通基板は前記固定された複数の磁性体に対してスライド移動可能である、請求項６又は７に記載の電流センサユニット。
9. 前記共通基板を収容する第１筐体と、
   前記複数の磁性体を収容する第２筐体と、
   を更に備える、請求項１に記載の電流センサユニット。
10. 前記第１筐体と前記第２筐体を互いに離した状態において前記導体を各磁気回路に対して着脱することが可能であり、
    前記第１筐体と前記第２筐体を互いに連結した状態において前記磁気センサのそれぞれが対応する前記磁性体の前記空隙の位置に配置される、
    請求項９に記載の電流センサユニット。

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