JP5646203B2

JP5646203B2 - 電流センサ

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Publication number: JP5646203B2
Application number: JP2010100476A
Authority: JP
Inventors: 豊芦田
Original assignee: Hioki EE Corp
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Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2014-12-24
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Description

本発明は、弾性変形可能に形成された巻芯の周囲に本体部用導線が巻回されたコイル部本体を備えて測定対象体に対する着脱が可能に構成された電流センサに関するものである。

この種の電流センサとして、出願人は、ケーブル状のセンサ本体を有する電流センサを特開２００３−１３９８０２号公報に開示している。この電流センサでは、可撓性を有する樹脂材で形成された芯材、芯材の一端側に取り付けられた第１ボビン、および芯材の他端側に取り付けられた第２ボビンを備え、これらに導線（巻線）が巻回されて上記のセンサ本体が構成されている。この場合、第１ボビンは、その内径が芯材の外径と同等の第１キャップ部と、その外径が芯材の外径よりも小径の第１巻枠部とが樹脂材料で一体成形されている。また、第２ボビンは、その内径が芯材の外径と同等の第２キャップ部と、その外径が芯材の外径よりも大径の第２巻枠部とが樹脂材料で一体成形されている。さらに、この電流センサでは、第１ボビンにおける第１巻枠部の外径が第２ボビンにおける第２巻枠部の内径よりも小径となるように両ボビンが形成されている。これにより、この電流センサでは、第２ボビンにおける第２巻枠部の内側に第１ボビンにおける第１巻枠部を挿入するようにしてセンサ本体の一端部および他端部を互いに接合させることによって、環状の電流検出部が形成されるように構成されている。

また、出願人が開示している電流センサでは、一例として、導線（巻線）が第２ボビンにおける第２巻枠部から巻き始められて、第２キャップ部の外周、芯材の外周、第１ボビンにおける第１キャップ部の外周、および第１巻枠部の外周にこの順で巻回されると共に、第１ボビンにおいて折り返されて芯材の中心を挿通させられて、第２ボビンから外部に引き出されている。この場合、この電流センサでは、第１ボビンおよび第２ボビンに巻回された導線の単位長当たりのコイル出力（導線によって検出される電圧、つまり導線を流れる電流を変換した電圧）の平均値が、芯材に巻回された導線における単位長当たりのコイル出力と等しくなるように導線が巻回されている。これにより、出願人が開示している電流センサでは、環状の電流センサにおける内側において測定対象導体の位置や傾きが変化した際の測定電流値の変化量が小さくなっている。

特開２００３−１３９８０２号公報（第４−６頁、第１−５図）

ところが、出願人が開示している電流センサには、以下の解決すべき課題が存在する。すなわち、出願人が開示している電流センサでは、センサ本体の一端部および他端部を確実かつ容易に接合することができるように、第１ボビンにおける第１巻枠部の外径が第２ボビンにおける第２巻枠部の内径よりも小径となるように両ボビンが形成されている。この場合、前述したように、出願人が開示している電流センサでは、第１ボビンおよび第２ボビンに巻回された導線の単位長当たりのコイル出力の平均値が、芯材に巻回された導線における単位長当たりのコイル出力と等しくなるように、第１ボビン（小径の第１巻枠部）および第２ボビン（大径の第２巻枠部）に対する導線の巻回数がそれぞれ規定されている。これにより、出願人が開示している電流センサでは、第１ボビンおよび第２ボビンにおける電流検出の感度の平均値と、芯材の周囲に導線が巻回された部位の電流検出の感度の平均値とが等しくなっている。

しかしながら、出願人が開示している電流センサにおいて、第１ボビンおよび第２ボビンの双方に対して互いに等しい巻きピッチ（巻き密度）で導線を巻回した場合には、両ボビンにおける巻枠部の外径が互いに相違する（すなわち、導線を巻回した巻線部の断面積が互いに相違する）ことに起因して、第１ボビンにおける電流検出の感度と第２ボビンにおける電流検出の感度とが互いに相違した状態となる。具体的には、出願人が開示している電流センサでは、その外径が芯材の外径よりも大径の第２巻枠部に導線が巻回されている部位（以下、「第２の巻線部」ともいう）の近傍よりも、その外径が芯材の外径よりも小径の第１巻枠部に導線が巻回されている部位（以下、「第１の巻線部」ともいう）の近傍の方が電流検出の感度が低下する傾向がある。このため、両ボビンに対して互いに等しい巻きピッチで導線を巻回した状態においては、測定対象体が第２の巻線部の近傍に位置している状態よりも、測定対象体が第１の巻線部の近傍に位置している状態の方が低感度となる傾向がある。

また、出願人が開示している電流センサでは、センサ本体の長手方向中央部においては、巻芯の周囲に導線が隙間無く巻回されているのに対し、センサ本体の一端部および他端部においては、上記の両ボビンにフランジ部（鍔部）が存在することに起因して導線が巻回されていない部位が存在する状態となっている。このため、出願人が開示している電流センサでは測定対象体がセンサ本体における接合部位の近傍（両ボビンの近傍）に位置している状態において、測定対象体がセンサ本体の長手方向中央部の近傍に位置している状態よりも低感度となるおそれがある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、測定対象体の位置の相違に起因して電流検出の感度にばらつきが生じる事態を回避し得る電流センサを提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の電流センサは、弾性変形可能に形成された巻芯の周囲に本体部用導線が巻回されたコイル部本体と、第１巻枠の周囲に第１導線が巻回された第１コイル部と、第２巻枠の周囲に第２導線が巻回された第２コイル部とを備え、前記コイル部本体の一端部に前記第１コイル部が取り付けられて前記本体部用導線に前記第１導線が接続されると共に、当該コイル部本体の他端部に前記第２コイル部が取り付けられて当該本体部用導線に前記第２導線が接続され、かつ、前記コイル部本体を弾性変形させて前記第１コイル部における当該コイル部本体の側とは反対側の端部と前記第２コイル部における当該コイル部本体の側とは反対側の端部とを互いに近接させることで環状の電流検出用環状部を形成可能に構成された電流センサであって、前記第１コイル部において前記第１導線が巻回されている第１巻線部の第１の断面積と前記第２コイル部において前記第２導線が巻回されている第２巻線部の第２の断面積とが互いに等しく、かつ、前記第１巻枠に対する前記第１導線の第１の巻回数と前記第２巻枠に対する前記第２導線の第２の巻回数とが互いに等しくなると共に、前記電流検出用環状部において、前記コイル部本体における当該本体部用導線が巻回されている本体側巻線部の前記一端部側の端部と前記第１巻線部の当該コイル部本体側の端部とが当該電流検出用環状部の周方向に沿って当該本体部用導線が巻回されていない部分を挟んで離間し、前記本体側巻線部の前記他端部側の端部と前記第２巻線部の前記コイル部本体側の端部とが前記周方向に沿って前記本体部用導線が巻回されていない部分を挟んで離間し、前記第１巻線部の前記第２コイル部側の端部と前記第２巻線部の前記第１コイル部側の端部とが前記周方向に沿って前記本体部用導線が巻回されていない部分を挟んで離間し、前記本体部用導線が巻回されていない範囲であって前記コイル部本体における前記本体側巻線部の前記一端部側と前記他端部側との間の前記第１コイル部および前記第２コイル部を含む範囲の前記周方向に沿った長さを第１の長さとしたときに、前記第１の断面積に前記第１の巻回数を乗じた第１の値と、前記第２の断面積に前記第２の巻回数を乗じた第２の値との和が、前記本体側巻線部の第３の断面積に当該本体側巻線部における前記第１の長さの範囲内の前記本体部用導線の第３の巻回数を乗じた第３の値と等しくなり、前記本体側巻線部における前記一端部側の端部と前記第１巻線部における前記コイル部本体側の端部との間の前記周方向に沿った第２の長さと、前記本体側巻線部における前記他端部側の端部と前記第２巻線部における前記コイル部本体側の端部との間の前記周方向に沿った第３の長さとが互いに等しく、かつ、当該第２の長さと当該第３の長さの和が、前記第１巻線部における前記第２コイル部側の端部と前記第２巻線部における前記第１コイル部側の端部との間の前記周方向に沿った第４の長さと等しくなるように構成されている。

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導線および前記第２導線として前記本体部用導線と同種の導線を巻回すると共に、前記第１の断面積、および前記第２の断面積が、前記第３の断面積よりも広くなるように前記第１コイル部および前記第２コイル部が構成されている。なお、「本体部用導線と同種の導線」とは、「本体部用導線と太さが等しく、かつ、線構造や材質等が本体部用導線と同じ導線」を意味する。

また、請求項３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導線および前記第２導線として前記本体部用導線よりも細い導線を巻回すると共に、前記第１の巻回数、および前記第２の巻回数が、前記第３の巻回数よりも多くなるように前記第１コイル部および前記第２コイル部が構成されている。

請求項１記載の電流センサによれば、第１コイル部における第１巻線部の第１の断面積と第２コイル部における第２巻線部の第２の断面積とが互いに等しく、かつ、第１巻枠に対する第１導線の第１の巻回数と第２巻枠に対する第２導線の第２の巻回数とが互いに等しくなると共に、電流検出用環状部において本体部用導線が巻回されていない範囲であってコイル部本体において本体部用導線が巻回されている本体側巻線部の一端部側と他端部側との間の第１コイル部および第２コイル部を含む範囲の電流検出用環状部の周方向に沿った長さを第１の長さとしたときに、第１の断面積に第１の巻回数を乗じた第１の値と、第２の断面積に第２の巻回数を乗じた第２の値との和が、本体側巻線部の第３の断面積に本体側巻線部における第１の長さの範囲内の本体部用導線の第３の巻回数を乗じた第３の値と等しくなるように構成されている。

したがって、請求項１記載の電流センサ１によれば、測定対象体が第１コイル部や第２コイル部の近傍に位置する状態における電流検出の感度と、測定対象体がコイル部本体における一端部や他端部から離れた部位の近傍に位置する状態における電流検出の感度とをほぼ等しくすることができるため、電流検出用環状部の内側における測定対象体の位置や傾きなどに起因して測定値にばらつきが生じる事態を回避することができる。また、この電流センサによれば、本体側巻線部における一端部側の端部と第１巻線部におけるコイル部本体側の端部との間の電流検出用環状部の周方向に沿った第２の長さと、本体側巻線部における他端部側の端部と第２巻線部におけるコイル部本体側の端部との間の電流検出用環状部の周方向に沿った第３の長さとが互いに等しく、かつ、第２の長さと第３の長さとの和が、第１巻線部における第２コイル部側の端部と第２巻線部における第１コイル部側の端部との間の電流検出用環状部の周方向に沿った第４の長さと等しくなるように構成したことにより、測定対象体が第１コイル部の近傍に位置する状態における電流検出の感度、測定対象体が第２コイル部の近傍に位置する状態における電流検出の感度、および測定対象体がコイル部本体における一端部や他端部から離れた部位の近傍に位置する状態における電流検出の感度のすべてをほぼ等しくすることができるため、電流検出用環状部の内側における測定対象体の位置や傾きなどに起因して測定値にばらつきが生じる事態を確実に回避することができる。

請求項２記載の電流センサによれば、第１導線および第２導線として本体部用導線と同種の導線を巻回すると共に、第１の断面積、および第２の断面積が、第３の断面積よりも広くなるように第１コイル部および第２コイル部を構成したことにより、本体部用導線と、第１導線および第２導線とを別個に用意する必要がない分だけ、電流センサの製造コストを十分に低減することができるだけでなく、巻芯から第１巻枠に亘って（または、第１巻枠から巻芯に亘って）導線を連続して巻回することができると共に巻芯から第２巻枠に亘って（または、第２巻枠から巻芯に亘って）導線を連続して巻回することができるため、巻芯と第１巻枠との間、および巻芯と第２巻枠との間における導線の結線作業が不要となる分だけ、電流センサの製造コストを一層低減することができる。

請求項３記載の電流センサによれば、第１導線および第２導線として本体部用導線よりも細い導線を巻回すると共に、第１の巻回数、および第２の巻回数が、第３の巻回数よりも多くなるように第１コイル部および第２コイル部を構成したことにより、第１巻枠の直径や第２巻枠の直径を巻芯の直径よりも大径とすることなく、電流検出用環状部の内側における測定対象体の位置や傾きに起因する検出感度のばらつきの発生を回避することができるため、第１巻枠の直径や第２巻枠の直径を十分に小さくすることができる結果、電流検出用環状部の一端部や他端部の直径だけが過剰に大径化する事態を回避して、取り扱いの容易な電流センサを提供することができる。

電流センサ１の外観斜視図である。電流センサ１における一端部Ｐａおよび他端部Ｐｂの近傍の断面図である。図２におけるＡ−Ａ線断面図である。図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。電流センサ１における一端部Ｐａおよび他端部Ｐｂの接合方法について説明するための断面図である。

以下、電流センサの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１に示す電流センサ１は、測定対象体Ｚ（信号ケーブルや電源ケーブル等）に流れている電流を検出するためのセンサの一例であって、電流検出用環状部２と、図示しない電流検出器に電流検出用環状部２を接続するための信号ケーブル７とを備えている。電流検出用環状部２は、図２に示すように、コイル部本体３、第１コイル部４ａ、第２コイル部４ｂ、端部カバー部材５，５および連結用部材６を備え、図１に示すように、その一端部Ｐａ（「第１コイル部におけるコイル部本体の側とは反対側の端部」の一例）、および他端部Ｐｂ（「第２コイル部におけるコイル部本体の側とは反対側の端部」の一例）を互いに近接させるようにしてコイル部本体３を弾性変形させることで、全体として円環状となるように構成されている。

コイル部本体３は、図２，３に示すように、巻芯１１の周囲に導線１２が巻回されると共に、巻回された導線１２を覆うようにして絶縁被覆１３が施されて、全体としてチューブ状に形成されている。この場合、巻芯１１は、可撓性を有する樹脂材料（一例として、シリコーンゴム）によって中空構造に形成されている（「弾性変形可能に形成された巻芯」の一例）。なお、シリコーンゴムに代えて、エラストマおよび塩化ビニルなどの各種弾性樹脂や、ウレタンゴムおよびフッ素ゴムなどのゴムによって巻芯１１を形成することもできる。また、導線１２は、本体部用導線に相当し、一例として、被覆電線（エナメル銅線）で構成されている。この場合、図２に示すように、この電流センサ１では、巻芯１１に対する導線１２の巻き回し開始位置（一例として、コイル部本体３の一端部Ｐ３ａ側）、および巻芯１１に対する導線１２の巻き回し終了位置（一例として、コイル部本体３の他端部Ｐ３ｂ側）に樹脂材料によって巻線留め１４が施されて、巻芯１１からの導線１２の巻き解れが阻止されている。この場合、この例では、巻芯１１に対して導線１２が巻回されている部位が「本体側巻線部」に相当する。

第１コイル部４ａおよび第２コイル部４ｂは、図２，４に示すように、導線２２を巻回するための巻枠２１ａ（「第１巻枠」の一例）および巻枠２１ｂ（「第２巻枠」の一例）と、第１コイル部４ａおよび第２コイル部４ｂをコイル部本体３（巻芯１１）の一端部Ｐ３ａおよび他端部Ｐ３ｂにそれぞれ取り付けるための挿入用凸部２３とが樹脂材料でそれぞれ一体成形されている。また、巻枠２１ａ，２１ｂには、第１コイル部４ａおよび第２コイル部４ｂからの導線２２の巻き解れを阻止するための一対のフランジ２５がそれぞれ設けられている。この場合、導線２２は、その太さや材質等が上記の導線１２と同じ導線（「本体部用導線と同種の導線」の一例：この例では、被覆電線（エナメル銅線））で構成されている。なお、この例では、第１コイル部４ａの巻枠２１ａに巻回されている導線２２が「第１導線」に相当し、コイル部本体３の一端部Ｐ３ａにおいて導線１２の一端部に接続されている。また、この例では、第２コイル部４ｂの巻枠２１ｂに巻回されている導線２２が「第２導線」に相当し、コイル部本体３の他端部Ｐ３ｂにおいて導線１２の他端部に接続されている。さらに、この例においては、第１コイル部４ａ（巻枠２１ａ）に対して導線２２が巻回されている部位が「第１巻線部」に相当し、第２コイル部４ｂ（巻枠２１ｂ）に対して導線２２が巻回されている部位が「第２巻線部」に相当する。

端部カバー部材５は、図２に示すように、樹脂材料でキャップ状に形成されている。この端部カバー部材５は、コイル部本体３の一端部Ｐ３ａおよび第１コイル部４ａと、コイル部本体３の他端部Ｐ３ｂおよび第２コイル部４ｂとをそれぞれ覆うようにして取り付けられている。連結用部材６は、電流検出用環状部２の一端部Ｐａおよび他端部Ｐｂを互いに近接させた状態に維持するように連結するための部材であって、その内径が電流検出用環状部２の一端部Ｐａや他端部Ｐｂよりも大径となるように円筒状に形成されている。この場合、この電流センサ１では、連結用部材６における円筒状の本体部の長手方向中央部に仕切板３１が設けられると共に、図５に示すように、一例として、電流検出用環状部２の他端部Ｐｂに仕切板３１を当接させるようにして連結用部材６が電流検出用環状部２の他端部Ｐｂに取り付けられている。なお、この連結用部材６については、電流検出用環状部２の一端部Ｐａ側に取り付ける構成を採用することもできるし、一端部Ｐａおよび他端部Ｐｂのいずれにも固定的に取り付けずに電流センサ１を使用するときだけ一端部Ｐａおよび他端部Ｐｂを連結用部材６の両端部に挿入する構成を採用することもできる。

この電流センサ１の使用に際しては、図１に示すように、まず、測定対象体Ｚに電流センサ１を取り付ける。具体的には、電流検出用環状部２の一端部Ｐａを連結用部材６から引き抜いて一端部Ｐａおよび他端部Ｐｂを互いに離間させる。次いで、測定対象体Ｚが電流検出用環状部２の内側を挿通するように測定対象体Ｚの周囲に電流検出用環状部２を配設する。続いて、図５に示す矢印Ｃの向きで一端部Ｐａを連結用部材６内に挿入して一端部Ｐａおよび他端部Ｐｂを連結用部材６内において互いに近接対向させる。これにより、電流検出用環状部２が環状に変形させられた状態が維持される。次いで、信号ケーブル７を図示しない電流検出器に接続する。これにより、測定対象体Ｚを流れる電流が電流センサ１によって検出されると共に電流検出器によってその値が測定される。

この場合、この電流センサ１では、巻枠２１ａ，２１ｂの外径（直径）が巻芯１１の外径（直径）よりも太くなるように第１コイル部４ａおよび第２コイル部４ｂが形成されている。したがって、この電流センサ１では、巻枠２１ａ，２１ｂに対する導線２２の巻き径Ｌｂ（導線２２の中心間距離：図４参照）が巻芯１１に対する導線１２の巻き径Ｌａ（導線１２の中心間距離：図３参照）よりも大径となっている。これにより、この電流センサ１では、第１コイル部４ａにおける上記の「第１巻線部」の断面積（「第１の断面積」の一例：この例では、巻き径Ｌｂを直径とする円の面積）や、第２コイル部４ｂにおける上記の「第２巻線部」の断面積（「第２の断面積」の一例：この例では、巻き径Ｌｂを直径とする円の面積）が、コイル部本体３における上記の「本体側巻線部」の断面積（「第３の断面積」の一例：この例では、巻き径Ｌａを直径とする円の面積）よりも広くなっている。

また、この電流センサ１では、第１コイル部４ａにおける上記の「第１の断面積」と、第２コイル部４ｂにおける上記の「第２の断面積」とが互いに等しく、かつ、第１コイル部４ａ（巻枠２１ａ）に対する導線２２の巻数（「第１の巻回数」の一例）と、第２コイル部４ｂ（巻枠２１ｂ）に対する導線２２の巻数（「第２の巻回数」の一例）とが互いに等しくなるように構成されている。この場合、この種の電流センサ１においては、導線（この例では、導線１２や導線２２）を巻回した巻線部の断面積に対して導線の巻回数を乗じた値と、電流検出の感度とが比例関係を有していることが知られている。したがって、上記の「第１の断面積」に対して「第１の巻回数」を乗じた値（「第１の値」の一例）と、上記の「第２の断面積」に対して「第２の巻回数」を乗じた値（「第２の値」の一例）とが互いに等しいこの電流センサ１では、測定対象体Ｚが第１コイル部４ａの近傍に位置する状態における電流検出の感度と、測定対象体Ｚが第２コイル部４ｂの近傍に位置する状態における電流検出の感度とがほぼ等しくなっている。

さらに、この電流センサ１では、一端部Ｐａおよび他端部Ｐｂを互いに接合させた状態の電流検出用環状部２において導線１２が巻回されていない範囲の電流検出用環状部２の周方向に沿った長さＬ１０（図２参照）を「第１の長さ」としたときに、前述した「第１の値」および「第２の値」の和が、前述した「第３の断面積」に対して「本体側巻線部」における「第１の長さ」の範囲内（この例では、長さＬ１０と等しい長さの任意の部位の範囲内）への導線１２の巻回数（「第３の巻回数」の一例）を乗じた値（「第３の値」の一例）と等しくなるように構成されている。したがって、この電流センサ１では、測定対象体Ｚが一端部Ｐａや他端部Ｐｂの近傍（第１コイル部４ａや第２コイル部４ｂの近傍）に位置する状態における電流検出の感度と、測定対象体Ｚがコイル部本体３における一端部Ｐ３ａや他端部Ｐ３ｂから離れた部位の近傍に位置する状態における電流検出の感度とがほぼ等しくなっている。

また、この電流センサ１では、コイル部本体３の「本体側巻線部」における一端部Ｐ３ａ側の端部と第１コイル部４ａの「第１巻線部」におけるコイル部本体３側の端部との間の電流検出用環状部２の周方向に沿った長さ（この例では、図２に示す長さＬ１ａ：「第２の長さ」の一例）と、上記の「本体側巻線部」における他端部Ｐ３ｂ側の端部と第２コイル部４ｂの「第２巻線部」におけるコイル部本体３側の端部との間の電流検出用環状部２の周方向に沿った長さ（この例では、図２に示す長さＬ１ｂ：「第３の長さ」の一例）とが互いに等しく、かつ、上記の長さＬ１ａと上記の長さＬ１ｂとの和が、上記の「第１巻線部」における第２コイル部４ｂ側の端部と上記の「第２巻線部」における第１コイル部４ａ側の端部との間の電流検出用環状部２の周方向に沿った長さ（この例では、図２に示す長さＬ２：「第４の長さ」の一例）と等しくなるように構成されている。

より具体的には、巻芯１１の周囲に施した巻線留め１４の電流検出用環状部２に沿った長さＬ３、および第１コイル部４ａにおけるフランジ２５の電流検出用環状部２に沿った長さＬｔａ（フランジ２５の厚み）の和である長さＬ１ａと、上記の長さＬ３、および第２コイル部４ｂにおけるフランジ２５の電流検出用環状部２に沿った長さＬｔａの和である長さＬ１ｂとが互いに等しく、かつ、長さＬ１ａ，Ｌ１ｂの和が、長さＬｔａの２倍の長さ、端部カバー部材５における端面側板部の電流検出用環状部２に沿った長さＬｔｂ（端部カバー部材５における端面側板部の厚み）の２倍の長さ、および連結用部材６における仕切板３１の電流検出用環状部２に沿った長さＬｔｃ（仕切板３１の厚み）の和である長さＬ２と等しくなるように構成されている。

言い換えれば、この電流センサ１では、上記の「第１巻線部」および「第２巻線部」の間において導線１２，２２が巻回されていない非巻線部の電流検出用環状部２に沿った長さＬ２の１／２の長さ（図２における長さＬ１１ａ，Ｌ１１ｂに対応する長さ）と、上記の「本体側巻線部」および「第１巻線部」の間において導線１２，２２が巻回されていない非巻線部の電流検出用環状部２に沿った長さＬ１ａと、上記の「本体側巻線部」および「第２巻線部」の間において導線１２，２２が巻回されていない非巻線部の電流検出用環状部２に沿った長さＬ１ｂとが互いに等しくなっている。このため、この電流センサ１では、第１コイル部４ａにおけるコイル部本体３側、および第１コイル部４ａにおける第２コイル部４ｂ側に互いに等しい長さＬ１ａ，Ｌ１１ａの非巻線部が存在すると共に、第２コイル部４ｂにおけるコイル部本体３側、および第２コイル部４ｂにおける第１コイル部４ａ側に互いに等しい長さＬ１ｂ，Ｌ１１ｂの非巻線部が存在した状態となっている。

したがって、この電流センサ１では、例えば、第１コイル部４ａの「第１巻線部」がコイル部本体３寄りに位置するような設計（長さＬ１ａが長さＬ１１ａよりも短くなるような設計）や、第１コイル部４ａの「第１巻線部」が第２コイル部４ｂ寄りに位置するような設計（長さＬ１１ａが長さＬ１ａよりも短くなるような設計）、または、第２コイル部４ｂの「第２巻線部」がコイル部本体３寄りに位置するような設計（長さＬ１ｂが長さＬ１１ｂよりも短くなるような設計）や、第２コイル部４ｂの「第２巻線部」が第１コイル部４ａ寄りに位置するような設計（長さＬ１１ｂが長さＬ１ｂよりも短くなるような設計）とは異なり、測定対象体Ｚが一端部Ｐａ（第１コイル部４ａ）の近傍に位置する状態における電流検出の感度、測定対象体Ｚが他端部Ｐｂ（第２コイル部４ｂ）の近傍に位置する状態における電流検出の感度、および測定対象体Ｚがコイル部本体３における一端部Ｐ３ａや他端部Ｐ３ｂから離れた部位の近傍に位置する状態における電流検出の感度のすべてがほぼ等しくなっている。

このように、この電流センサ１では、第１コイル部４ａにおける第１巻線部の第１の断面積と第２コイル部４ｂにおける第２巻線部の第２の断面積とが互いに等しく、かつ、巻枠２１ａに対する導線２２の第１の巻回数と巻枠２１ｂに対する導線２２の第２の巻回数とが互いに等しくなると共に、電流検出用環状部２において導線１２が巻回されていない範囲であってコイル部本体３において導線１２が巻回されている本体側巻線部の一端部Ｐ３ａ側と他端部Ｐ３ｂ側との間の第１コイル部４ａおよび第２コイル部４ｂを含む範囲の電流検出用環状部２に沿った長さ（この例では、長さＬ１０）を第１の長さとしたときに、上記の第１の断面積に第１の巻回数を乗じた第１の値と、上記の第２の断面積に第２の巻回数を乗じた第２の値との和が、本体側巻線部の第３の断面積に本体側巻線部における上記の第１の長さの範囲内の導線１２の第３の巻回数を乗じた第３の値と等しくなるように構成されている。

したがって、この電流センサ１によれば、測定対象体Ｚが一端部Ｐａや他端部Ｐｂの近傍（第１コイル部４ａや第２コイル部４ｂの近傍）に位置する状態における電流検出の感度と、測定対象体Ｚがコイル部本体３における一端部Ｐ３ａや他端部Ｐ３ｂから離れた部位の近傍に位置する状態における電流検出の感度とをほぼ等しくすることができるため、電流検出用環状部２の内側における測定対象体Ｚの位置や傾きなどに起因して測定値にばらつきが生じる事態を回避することができる。

また、この電流センサ１によれば、第１導線および第２導線（この例では、導線２２）として本体部用導線（この例では、導線１２）と同種の導線を巻回すると共に、上記の第１の断面積、および第２の断面積が、第３の断面積よりも広くなるように第１コイル部４ａおよび第２コイル部４ｂを構成したことにより、本体部用導線と、第１導線および第２導線とを別個に用意する必要がない分だけ、電流センサ１の製造コストを十分に低減することができるだけでなく、巻芯１１から巻枠２１ａ，２１ｂに亘って（または、巻枠２１ａ，２１ｂから巻芯１１に亘って）導線１２（２２）を連続して巻回することができるため、巻芯１１と巻枠２１ａ，２１ｂとの間における導線１２（２２）の結線作業が不要となる分だけ、電流センサ１の製造コストを一層低減することができる。

また、この電流センサ１によれば、上記の本体側巻線部における一端部Ｐ３ａ側の端部と上記の第１巻線部におけるコイル部本体３側の端部との間の電流検出用環状部２に沿った第２の長さ（この例では、長さＬ１ａ）と、本体側巻線部における他端部Ｐ３ｂ側の端部と第２巻線部におけるコイル部本体３側の端部との間の電流検出用環状部２に沿った第３の長さ（この例では、長さＬ１ｂ）とが互いに等しく、かつ、第２の長さと第３の長さとの和が、第１巻線部における第２コイル部４ｂ側の端部と第２巻線部における第１コイル部４ａ側の端部との間の電流検出用環状部２に沿った第４の長さ（この例では、長さＬ２）と等しくなるように構成したことにより、測定対象体Ｚが一端部Ｐａ（第１コイル部４ａ）の近傍に位置する状態における電流検出の感度、測定対象体Ｚが他端部Ｐｂ（第２コイル部４ｂ）の近傍に位置する状態における電流検出の感度、および測定対象体Ｚがコイル部本体３における一端部Ｐ３ａや他端部Ｐ３ｂから離れた部位の近傍に位置する状態における電流検出の感度のすべてをほぼ等しくすることができるため、電流検出用環状部２の内側における測定対象体Ｚの位置や傾きなどに起因して測定値にばらつきが生じる事態を確実に回避することができる。

なお、第１導線および第２導線として本体部用導線と同種の導線を第１コイル部４ａおよび第２コイル部４ｂに巻回した電流センサ１を例に挙げて説明したが、第１導線および第２導線として本体部用導線よりも細い導線を第１コイル部（第１巻枠）および第２コイル部（第２巻枠）に巻回する構成（図示せず）を採用することもできる。この場合、第１導線および第２導線として本体部用導線よりも細い導線を巻回することで、第１コイル部（第１巻枠）に対する第１導線の巻きピッチや、第２コイル部（第２巻枠）に対する第１導線の巻きピッチが、巻芯１１に対する本体部用導線（導線１２）の巻きピッチよりも小さくなる。このため、第１コイル部（第１巻枠）や第２コイル部（第２巻枠）における所定長当りの導線の巻回数を巻芯１１における所定長当りの導線の巻回数よりも多くすることができる。このため、第１巻枠の直径や、第２巻枠の直径を上記の第１コイル部４ａおよび第２コイル部４ｂにおける巻枠２１ａ，２１ｂの直径よりも小さくして、上記の電流センサ１よりも第１巻線部の第１の断面積や第２巻線部の第２の巻線部を小さくしたとしても、第１コイル部や第２コイル部の近傍における電流検出の感度と、コイル部本体の近傍における電流検出の感度とを等しくすることができる。

このように、第１導線および第２導線として本体部用導線（この例では、導線１２）よりも細い導線を巻回すると共に、上記の第１の巻回数および第２の巻回数が、上記の第３の巻回数よりも多くなるように第１コイル部および第２コイル部を構成したことにより、巻枠２１ａの直径や巻枠２１ｂの直径を巻芯１１の直径よりも大径とすることなく、電流検出用環状部２の内側における測定対象体Ｚの位置や傾きに起因する検出感度のばらつきの発生を回避することができるため、第１巻枠の直径や第２巻枠の直径を十分に小さくすることができる結果、電流検出用環状部２の一端部や他端部の直径だけが過剰に大径化する事態を回避して、取り扱いの容易な電流センサを提供することができる。

１電流センサ
２電流検出用環状部
３コイル部本体
４ａ第１コイル部
４ｂ第２コイル部
５端部カバー部材
６連結用部材
７信号ケーブル
１１巻芯
１２，２２導線
１３絶縁被覆
１４巻線留め
２１ａ，２１ｂ巻枠
２３挿入用凸部
２５フランジ
３１仕切板
Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ１０，Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂ，Ｌｔａ〜Ｌｔｃ長さ
Ｌａ，Ｌｂ巻き径
Ｐａ，Ｐ３ａ一端部
Ｐｂ，Ｐ３ｂ他端部
Ｚ測定対象体

Claims

弾性変形可能に形成された巻芯の周囲に本体部用導線が巻回されたコイル部本体と、第１巻枠の周囲に第１導線が巻回された第１コイル部と、第２巻枠の周囲に第２導線が巻回された第２コイル部とを備え、前記コイル部本体の一端部に前記第１コイル部が取り付けられて前記本体部用導線に前記第１導線が接続されると共に、当該コイル部本体の他端部に前記第２コイル部が取り付けられて当該本体部用導線に前記第２導線が接続され、かつ、前記コイル部本体を弾性変形させて前記第１コイル部における当該コイル部本体の側とは反対側の端部と前記第２コイル部における当該コイル部本体の側とは反対側の端部とを互いに近接させることで環状の電流検出用環状部を形成可能に構成された電流センサであって、
前記第１コイル部において前記第１導線が巻回されている第１巻線部の第１の断面積と前記第２コイル部において前記第２導線が巻回されている第２巻線部の第２の断面積とが互いに等しく、かつ、前記第１巻枠に対する前記第１導線の第１の巻回数と前記第２巻枠に対する前記第２導線の第２の巻回数とが互いに等しくなると共に、
前記電流検出用環状部において、前記コイル部本体における当該本体部用導線が巻回されている本体側巻線部の前記一端部側の端部と前記第１巻線部の当該コイル部本体側の端部とが当該電流検出用環状部の周方向に沿って当該本体部用導線が巻回されていない部分を挟んで離間し、前記本体側巻線部の前記他端部側の端部と前記第２巻線部の前記コイル部本体側の端部とが前記周方向に沿って前記本体部用導線が巻回されていない部分を挟んで離間し、前記第１巻線部の前記第２コイル部側の端部と前記第２巻線部の前記第１コイル部側の端部とが前記周方向に沿って前記本体部用導線が巻回されていない部分を挟んで離間し、
前記本体部用導線が巻回されていない範囲であって前記コイル部本体における前記本体側巻線部の前記一端部側と前記他端部側との間の前記第１コイル部および前記第２コイル部を含む範囲の前記周方向に沿った長さを第１の長さとしたときに、前記第１の断面積に前記第１の巻回数を乗じた第１の値と、前記第２の断面積に前記第２の巻回数を乗じた第２の値との和が、前記本体側巻線部の第３の断面積に当該本体側巻線部における前記第１の長さの範囲内の前記本体部用導線の第３の巻回数を乗じた第３の値と等しくなり、
前記本体側巻線部における前記一端部側の端部と前記第１巻線部における前記コイル部本体側の端部との間の前記周方向に沿った第２の長さと、前記本体側巻線部における前記他端部側の端部と前記第２巻線部における前記コイル部本体側の端部との間の前記周方向に沿った第３の長さとが互いに等しく、かつ、当該第２の長さと当該第３の長さの和が、前記第１巻線部における前記第２コイル部側の端部と前記第２巻線部における前記第１コイル部側の端部との間の前記周方向に沿った第４の長さと等しくなるように構成されている電流センサ。
前記第１導線および前記第２導線として前記本体部用導線と同種の導線を巻回すると共に、前記第１の断面積、および前記第２の断面積が、前記第３の断面積よりも広くなるように前記第１コイル部および前記第２コイル部が構成されている請求項１記載の電流センサ。
前記第１導線および前記第２導線として前記本体部用導線よりも細い導線を巻回すると共に、前記第１の巻回数、および前記第２の巻回数が、前記第３の巻回数よりも多くなるように前記第１コイル部および前記第２コイル部が構成されている請求項１記載の電流センサ。