JP5680364B2

JP5680364B2 - 電流検出センサ

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Publication number: JP5680364B2
Application number: JP2010230286A
Authority: JP
Inventors: 健太池田; 中山　淳; 淳中山; 渡辺　英雄; 英雄渡辺; 君彦山岸
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2030-10-13
Also published as: JP2012083241A

Description

本発明は、測定対象電線に流れる電流を検出する電流検出センサに関するものである。

この種の電流検出センサとして、下記特許文献に開示された電流検出センサ（電流プローブ）が知られている。この電流検出センサは、被測定信号線中を流れる被測定電流の値、特に大きな電流の値を検出するのに適した電流プローブであり、第１電流検出手段および第２電流検出手段を備えている。この場合、第１電流検出手段は、直交型フラックスゲート素子と、直交型フラックスゲート素子の誘導電圧を検出する誘導電圧検出手段と、誘導電圧検出手段の出力電圧を受けて、被測定電流によって誘導電圧検出手段に生じる磁束を打ち消す方向に磁束を発生させるフィードバック・コイルとを有し、被測定電流の直流から所定周波数帯域近辺までの値を主に検出する。一方、第２電流検出手段は、ロゴスキーコイルと積分手段とを有し、被測定電流の所定周波数帯域近辺より高い周波数帯域の値を主に検出する。

この電流検出センサでは、フィードバック・コイルが被測定電流によって誘導電圧検出手段に生じる磁束を打ち消す方向に磁束を発生させることにより、誘導電圧検出手段の磁気的飽和を防ぐことができるため、被測定電流の値と第１電流検出手段の検出値の線形性を良くすることが可能となり、被測定電流を直流から高い周波数まで高感度で測定することができる。

特開２００４−２５７９０５号公報（第４，６頁、第１図）

ところで、この従来の電流検出センサは、上記したように２種類の電流検出手段を備えることにより、直流から高い周波数までの広い周波数帯域に亘る被測定電流の電流値を検出可能としているが、電流値に関しては、上記したように大きな電流値の被測定電流を主として対象としている。このため、この従来の電流検出センサには、微小電流から大電流までの広い電流範囲に亘って被測定電流の電流値を測定することが困難であるという解決すべき課題が存在している。

本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、微小電流から大電流までの広い電流範囲に亘って被測定電流を検出し得る電流検出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記載の電流検出センサは、１つの環状磁気コアと、前記環状磁気コアに形成された空隙部内または当該空隙部の近傍に配設されると共に、当該環状磁気コア内に誘起された磁束を検出して第１検出信号を出力するフラックスゲート型磁気検出素子と、前記空隙部内または前記環状磁気コアに形成された他の空隙部内に配設されると共に、当該環状磁気コア内に誘起された磁束を検出して第２検出信号を出力するホール素子と、前記第２検出信号の電圧と予め規定されたしきい値電圧とを比較して、当該第２検出信号の電圧が当該しきい値電圧に達したか否かを判別する判別部と、前記第１検出信号および前記第２検出信号を入力すると共に、当該２つの検出信号のうちから選択された一方を出力する信号選択部と、前記第１検出信号を増幅して新たな前記第１検出信号として前記信号選択部に出力する第１感度調整部と、前記第２検出信号を増幅して新たな前記第２検出信号として前記判別部および前記信号選択部に出力する第２感度調整部とを備え、前記環状磁気コアに挿通された被測定信号線中を流れる被測定電流の電流値に対する前記新たな第１検出信号についての出力電圧特性の直線領域におけるいずれかの部位と、前記被測定電流の電流値に対する前記新たな第２検出信号についての出力電圧特性の直線領域におけるいずれかの部位とが交差するように、前記第１感度調整部および前記第２感度調整部の各増幅率が規定され、前記交差する部位における前記新たな第２検出信号についての電圧が前記しきい値電圧として規定されている。

また、請求項２記載の電流検出センサは、１つの環状磁気コアと、前記環状磁気コアに形成された空隙部内または当該空隙部の近傍に配設されると共に、当該環状磁気コア内に誘起された磁束を検出して第１検出信号を出力するフラックスゲート型磁気検出素子と、前記空隙部内または前記環状磁気コアに形成された他の空隙部内に配設されると共に、当該環状磁気コア内に誘起された磁束を検出して第２検出信号を出力するホール素子と、前記第２検出信号の電圧と予め規定されたしきい値電圧とを比較して、当該第２検出信号の電圧が当該しきい値電圧に達したか否かを判別する判別部と、前記第１検出信号および前記第２検出信号を入力すると共に、前記判別部の判別結果に基づいて、当該第２検出信号の電圧が前記しきい値電圧に達するまでは当該第１検出信号を出力し、当該第２検出信号の電圧が当該しきい値電圧に達した後には当該第２検出信号を出力する信号選択部と、前記第１検出信号を増幅して新たな前記第１検出信号として前記信号選択部に出力する第１感度調整部と、前記第２検出信号を増幅して新たな前記第２検出信号として前記判別部および前記信号選択部に出力する第２感度調整部とを備え、前記環状磁気コアに挿通された被測定信号線中を流れる被測定電流の電流値に対する前記新たな第１検出信号についての出力電圧特性の直線領域におけるいずれかの部位と、前記被測定電流の電流値に対する前記新たな第２検出信号についての出力電圧特性の直線領域におけるいずれかの部位とが交差するように、前記第１感度調整部および前記第２感度調整部の各増幅率が規定され、前記交差する部位における前記新たな第２検出信号についての電圧が前記しきい値電圧として規定されている。

また、請求項３記載の電流検出センサは、請求項１または２記載の電流検出センサにおいて、前記判別部の判別結果を出力する出力部を備えている。

また、請求項４記載の電流検出センサは、１つの環状磁気コアと、前記環状磁気コアに形成された空隙部内または当該空隙部の近傍に配設されると共に、当該環状磁気コア内に誘起された磁束を検出して第１検出信号を出力するフラックスゲート型磁気検出素子と、前記空隙部内または前記環状磁気コアに形成された他の空隙部内に配設されると共に、当該環状磁気コア内に誘起された磁束を検出して第２検出信号を出力するホール素子とを備え、前記フラックスゲート型磁気検出素子および前記ホール素子が、前記環状磁気コアの周方向に沿った異なる位置にそれぞれ複数配設され、前記複数のフラックスゲート型磁気検出素子からそれぞれ出力される前記第１検出信号を加算して第１加算信号を出力する第１加算部と、前記複数のホール素子からそれぞれ出力される前記第２検出信号を加算して第２加算信号を出力する第２加算部と、前記第２加算信号の電圧と予め規定されたしきい値電圧とを比較して、当該第２加算信号の電圧が当該しきい値電圧に達したか否かを判別する判別部と、前記第１加算信号および前記第２加算信号を入力すると共に、前記判別部の判別結果に基づいて、当該第２加算信号の電圧が前記しきい値電圧に達するまでは当該第１加算信号を出力し、当該第２加算信号の電圧が当該しきい値電圧に達した後には当該第２加算信号を出力する信号選択部とを備えている電流検出センサであって、前記複数のフラックスゲート型磁気検出素子にそれぞれ対応して配設されて、当該対応するフラックスゲート型磁気検出素子から出力される前記第１検出信号を増幅して新たな前記第１検出信号として前記第１加算部に出力する複数の第１感度調整部と、前記複数のホール素子にそれぞれ対応して配設されて、当該対応するホール素子から出力される前記第２検出信号を増幅して新たな前記第２検出信号として前記第２加算部に出力する複数の第２感度調整部とを備え、前記環状磁気コアに挿通された被測定信号線中を流れる被測定電流の電流値に対する前記第１加算信号についての出力電圧特性の直線領域におけるいずれかの部位と、前記被測定電流の電流値に対する前記第２加算信号についての出力電圧特性の直線領域におけるいずれかの部位とが交差するように、前記第１感度調整部および前記第２感度調整部の各増幅率が規定され、前記交差する部位における前記第２加算信号についての電圧が前記しきい値電圧として規定されている。

請求項１，２，４記載の電流検出センサによれば、環状磁気コアに挿通された被測定信号線に流れている被測定電流が微小電流のときには、フラックスゲート素子から出力される第１検出信号（被測定電流が微小電流のときにこの被測定電流の電流値に比例する信号）を出力でき、被測定電流が大電流のときには、ホール素子から出力される第２検出信号（被測定電流が大電流のときにこの被測定電流の電流値に比例する信号）に基づいて被測定電流を検出することができるため、小電流から大電流までの広い電流範囲に亘って、被測定電流の電流値に比例する検出信号を出力することができる。これにより、この電流検出センサを使用することで、電流検出センサから出力される検出信号に基づいて、小電流から大電流までの広い電流範囲に亘って、被測定電流を正確に検出することができる。

また、請求項１記載の電流検出センサによれば、第２検出信号の電圧と予め規定されたしきい値電圧とを比較して、第２検出信号の電圧がしきい値電圧に達したか否かを判別する判別部と、判別部の判別結果を出力する出力部と、第１検出信号および第２検出信号を入力すると共に、この２つの検出信号のうちから選択された一方を出力する信号選択部とを備えたことにより、出力部から出力される判別部の判別結果に基づいて、第１検出信号および第２検出信号のうちから被測定電流の電流値に比例する信号を信号選択部において確実に選択して出力することができる。

また、請求項２記載の電流検出センサによれば、第２検出信号の電圧と予め規定されたしきい値電圧とを比較して、第２検出信号の電圧がしきい値電圧に達したか否かを判別する判別部と、第１検出信号および第２検出信号を入力すると共に、判別部の判別結果に基づいて、第２検出信号の電圧がしきい値電圧に達するまでは第１検出信号を出力し、第２検出信号の電圧がしきい値電圧に達した後には第２検出信号を出力する信号選択部とを備えたことにより、第１検出信号および第２検出信号のうちから被測定電流の電流値に比例する信号を信号選択部において自動的に選択して出力することができる。

請求項３記載の電流検出センサによれば、判別部の判別結果を出力する出力部を備えたことにより、出力部において判別部での判別結果を確認することができるため、フラックスゲート素子からの第１検出信号およびホール素子からの第２検出信号のいずれに基づいて出力信号が生成されているのかを確実かつ容易に認識することができる。

また、請求項４記載の電流検出センサによれば、フラックスゲート素子およびホール素子が環状磁気コアの周方向に沿った異なる位置にそれぞれ複数配設されているため、一のフラックスゲート素子および一のホール素子の各感度と、他のフラックスゲート素子および他のホール素子の各感度との感度バランスをとることで、電流検出センサから出力される検出信号に対する環状磁気コア内での被測定信号線の位置のばらつきに起因した影響を低減することができる。

さらに、請求項１，２，４記載の電流検出センサによれば、第１検出信号を増幅して新たな第１検出信号として出力する第１感度調整部と、第２検出信号を増幅して新たな第２検出信号として出力する第２感度調整部とを備え、新たな第１検出信号（または新たな第１検出信号を加算して得られる第１加算信号）についての出力電圧特性の直線領域のいずれかの部位と、新たな第２検出信号（または新たな第２検出信号を加算して得られる第２加算信号）についての出力電圧特性の直線領域におけるいずれかの部位とが交差するように、第１および第２感度調整部の各増幅率を規定し、かつ交差する部位における第２検出信号（または新たな第２検出信号を加算して得られる第２加算信号）についての電圧をしきい値電圧として規定したことにより、判別部が、このしきい値電圧に基づいて、新たな第１検出信号および新たな第２検出信号のうちのいずれ（第１加算信号および第２加算信号のうちのいずれ）が被測定電流の電流値に比例する信号であるかを正確に判別することができ、小電流から大電流までの広い電流範囲に亘って、被測定電流の電流値に比例する検出信号を確実に出力することができる。

電流検出センサ１の構成図である。フラックスゲート素子３から出力される検出信号Ｓ１の出力電圧特性図である。ホール素子４から出力される検出信号Ｓ２の出力電圧特性図である。各検出信号Ｓ３，Ｓ４および各加算信号Ｓ５，Ｓ６の出力電圧特性図である。電流検出センサ１Ａの構成図である。

以下、添付図面を参照して、電流検出センサ１の実施の形態について説明する。

最初に、電流検出センサ１の構成について、図１，２を参照して説明する。

電流検出センサ１は、図１に示すように、１つの環状磁気コア２、フラックスゲート型磁気検出素子３（以下、「フラックスゲート素子３」ともいう）、ホール素子４、第１感度調整部５（以下、「感度調整部５」ともいう）、第２感度調整部６（以下、「感度調整部６」ともいう）、判別部７、信号選択部８および出力部９を備え、環状磁気コア２に挿通された被測定信号線１１中を流れる被測定電流Ｉを検出可能に構成されている。環状磁気コア２は、その一部が切り欠かれて、空隙部２１が形成されている。また、環状磁気コア２には、被測定電流Ｉの電流値に比例した大きさの磁束密度で磁束φが発生する。

フラックスゲート素子３は、本例では一例として、図１に示すように、ホール素子４と共に環状磁気コア２における１つの空隙部２１内に配設されている。なお、フラックスゲート素子３については、空隙部２１の近傍である限り、空隙部２１の外部に配設する構成を採用することもできる。フラックスゲート素子３は、一例として、磁芯（不図示）と、その磁芯に巻回された検出コイル（不図示）と、直流バイアス電流が重畳した高周波電流を検出コイルに出力して磁芯を励磁する駆動回路（不図示）と、励磁状態において検出コイルに発生する誘起電圧を入力して上記の高周波電流に同期した信号で同期検波することにより、環状磁気コア２に発生する磁束の磁束密度の大きさに比例した電圧の第１検出信号Ｓ１（以下、検出信号Ｓ１ともいう）を出力する同期整流回路（不図示）とを備えて構成されている。なお、フラックスゲート素子３は、図１において、上記の構成すべてが空隙部２１内に配設された状態で図示されているが、通常は、磁芯が、巻回された検出コイルと共に空隙部２１内に配設されて、駆動回路および同期整流回路は、空隙部２１の外部に配設される。

この場合、フラックスゲート素子３から出力される検出信号Ｓ１は、図２において破線で示すように、環状磁気コア２に発生する磁束φの磁束密度の小さい領域（磁束φの磁束密度は被測定電流Ｉの電流値に比例するため、被測定電流Ｉの小さい領域Ｗ１でもある）では、電圧値が被測定電流Ｉの電流値に比例するが、この領域Ｗ１（直線領域Ｗ１ともいう）を超える領域においては、電圧値は一旦増加した後に急激に低下してゼロに至る出力電圧特性となっている。

ホール素子４は、空隙部２１の外部に配設された不図示の定電流源から定電流の供給を受けて作動して、環状磁気コア２に誘起される磁束φの磁束密度の大きさに比例した電圧の第２検出信号Ｓ２（以下、検出信号Ｓ２ともいう）を出力する。この場合、ホール素子４から出力される検出信号Ｓ２は、図３において実線で示すように、環状磁気コア２に発生する磁束φの磁束密度の小さい領域（被測定電流Ｉの小さい領域でもある）では出力されずに、被測定電流Ｉの電流値がある程度大きくなったときに出力され始めて、被測定電流Ｉの電流値がある程度大きい領域Ｗ２（直線領域Ｗ２ともいう）において、被測定電流Ｉの電流値に比例して電圧値が上昇する出力電圧特性となっている。なお、ホール素子４をフラックスゲート素子３と同じ１つの空隙部２１内に配設する構成に代えて、環状磁気コア２に他の空隙部２１を形成して、この空隙部２１にホール素子４を配設する構成を採用することもできる。

感度調整部（第１感度調整部）５は、一例として、増幅率を調整可能なアンプで構成されて、フラックスゲート素子３に対応して配設されている。また、感度調整部５は、フラックスゲート素子３から出力される検出信号Ｓ１を入力すると共に増幅して、新たな第１検出信号Ｓ３（以下、検出信号Ｓ３ともいう）として出力する。すなわち、感度調整部５は、フラックスゲート素子３についての磁束φの検出感度を調整可能に構成されている。感度調整部（第２感度調整部）６は、感度調整部５と同様にして、増幅率を調整可能なアンプで構成されている。また、感度調整部６は、ホール素子４に対応して配設されて、ホール素子４から出力される検出信号Ｓ２を入力すると共に増幅して、新たな第２検出信号Ｓ４（以下、検出信号Ｓ４ともいう）として出力する。すなわち、感度調整部６は、ホール素子４についての磁束φの検出感度を調整可能に構成されている。

この場合、感度調整部５および感度調整部６の各増幅率は、図４に示すように、検出信号Ｓ３（破線で示す信号）についての出力電圧特性の直線領域Ｗ１におけるいずれかの部位と、検出信号Ｓ４（実線で示す信号）についての出力電圧特性の直線領域Ｗ２におけるいずれかの部位とが交点Ａにおいて交差するように予め規定されている。さらに本例では、一例として、検出信号Ｓ３についての出力電圧特性の直線領域Ｗ１と検出信号Ｓ４についての出力電圧特性の直線領域Ｗ２とが、ほぼ同じ傾きで連続するように、フラックスゲート素子３およびホール素子４の各出力電圧特性、並びに感度調整部５および感度調整部６の各増幅率が規定されている。また、交点Ａにおける検出信号Ｓ４についての電圧値が、しきい値電圧Ｖｔｈとして規定されている。なお、本例では、上記したように、検出信号Ｓ３についての直線領域Ｗ１と検出信号Ｓ４についての直線領域Ｗ２とが、交点Ａにおいてほぼ同じ傾きで連続するように、感度調整部５および感度調整部６の各増幅率を規定する好ましい構成を採用しているが、検出信号Ｓ３の直線領域Ｗ１の傾きと検出信号Ｓ４の直線領域Ｗ２の傾きとが相違する構成を採用することもできる。

判別部７は、一例としてコンパレータで構成されて、検出信号Ｓ４の電圧と予め規定されたしきい値電圧（上記のしきい値電圧Ｖｔｈ）とを比較して、検出信号Ｓ４の電圧がしきい値電圧Ｖｔｈに達したか否かを判別する。また、本例では一例として、判別部７は、検出信号Ｓ４の電圧がしきい値電圧Ｖｔｈに達したと判別したときには、信号選択部８および出力部９への制御信号Ｓｃの出力を開始する。なお、判別部７は、検出信号Ｓ４の電圧がしきい値電圧Ｖｔｈに達したと判別した後、検出信号Ｓ４の電圧がしきい値電圧Ｖｔｈを下回ったときには、信号選択部８および出力部９への制御信号Ｓｃの出力を停止する。

信号選択部８は、一例としてアナログスイッチやリレー（例えば、フォトＭＯＳリレー）などで構成された信号切替器（セレクタ）で構成されている。また、信号選択部８は、各検出信号Ｓ３，Ｓ４を入力すると共に、制御信号Ｓｃの未入力状態のときには、検出信号Ｓ３を出力信号Ｓｏとして出力し、制御信号Ｓｃの入力状態のときには、検出信号Ｓ４を出力信号Ｓｏとして出力する。出力部９は、一例として表示器（本例では発光ダイオード）を備えて構成されて、制御信号Ｓｃの未入力状態のときには、表示器を非点灯状態に移行させ、制御信号Ｓｃの入力状態のときには、表示器を点灯状態に移行させる。この構成により、出力部９は、判別部７での判別結果、すなわち、検出信号Ｓ４の電圧がしきい値電圧Ｖｔｈに達したか否かの判別結果、言い換えれば、信号選択部８から出力信号Ｓｏとして出力されている検出信号が、検出信号Ｓ３，Ｓ４のいずれであるかを報知する機能を備えている。なお、出力部９は、例えばブザーなどの音を出力する部材で構成することもできる。

次に、電流検出センサ１の動作について説明する。

環状磁気コア２に挿通された被測定信号線１１に被測定電流Ｉが流れているときには、環状磁気コア２には、被測定電流Ｉの電流値に比例した大きさの磁束密度で磁束φが発生する。電流検出センサ１では、まず、フラックスゲート素子３が、この磁束φを検出して、磁束φの磁束密度の大きさに比例した電圧の検出信号Ｓ１を出力する。また、ホール素子４が、この磁束φを検出して、磁束φの磁束密度の大きさに比例した電圧の検出信号Ｓ２を出力する。

次いで、感度調整部５が、検出信号Ｓ１を増幅して検出信号Ｓ３を出力し、感度調整部６が、検出信号Ｓ２を増幅して検出信号Ｓ４を出力する。判別部７は、この検出信号Ｓ４の電圧としきい値電圧Ｖｔｈとを比較し、検出信号Ｓ４の電圧がしきい値電圧Ｖｔｈに達したか否かを判別すると共に、その判別結果に基づいて制御信号Ｓｃを出力する。

この場合、被測定電流Ｉの電流値が検出信号Ｓ４における交点Ａに対応する電流値Ｉａ（図４参照）以下のときには、検出信号Ｓ４の電圧がしきい値電圧Ｖｔｈに達していないため、判別部７は、制御信号Ｓｃの出力を停止している。これにより、信号選択部８は、入力している検出信号Ｓ３，Ｓ４のうちの検出信号Ｓ１に対応する検出信号Ｓ３を選択して出力信号Ｓｏとして出力する。この電流値Ｉａ以下の領域は直線領域Ｗ１に含まれているため、検出信号Ｓ１が被測定電流Ｉの電流値に比例して変化する。これにより、電流検出センサ１は、被測定電流Ｉの電流値に比例して電圧が変化する出力信号Ｓｏを出力する。また、出力部９は、非点灯状態となっている。

一方、被測定電流Ｉの電流値が電流値Ｉａ（図４参照）以上のときには、検出信号Ｓ４の電圧がしきい値電圧Ｖｔｈに達した状態となっているため、判別部７は、制御信号Ｓｃの出力を開始する。これにより、信号選択部８は、入力している検出信号Ｓ３，Ｓ４のうちの検出信号Ｓ２に対応する検出信号Ｓ４を選択して出力信号Ｓｏとして出力する。この電流値Ｉａ以上の領域は直線領域Ｗ２に含まれているため、検出信号Ｓ２が被測定電流Ｉの電流値に比例して変化する。これにより、電流検出センサ１は、被測定電流Ｉの電流値に比例して電圧が変化する出力信号Ｓｏを出力する。また、出力部９は、点灯状態となっている。

したがって、電流検出センサ１は、被測定信号線１１に流れている被測定電流Ｉについて、直線領域Ｗ１に含まれるような微小電流から直線領域Ｗ２に含まれるような大電流までの広い電流範囲に亘って検出して、被測定電流Ｉの電流値に比例して変化する出力信号Ｓｏを出力することが可能となっている。また、電流検出センサ１では、出力部９が非点灯状態にあるか、または点灯状態にあるかを確認することにより、被測定信号線１１に流れている被測定電流Ｉが微小電流であるのか大電流であるのかを容易に認識することが可能となっている。

このように、この電流検出センサ１では、１つの環状磁気コア２に形成された空隙部２１にフラックスゲート素子３およびホール素子４が配設されている。したがって、この電流検出センサ１によれば、環状磁気コア２に挿通された被測定信号線１１に流れている被測定電流Ｉが微小電流のときには、フラックスゲート素子３から出力される検出信号Ｓ１（被測定電流Ｉが微小電流のときにこの被測定電流Ｉの電流値に比例する信号）を出力でき、被測定電流Ｉが大電流のときには、ホール素子４から出力される検出信号Ｓ２（被測定電流Ｉが大電流のときにこの被測定電流Ｉの電流値に比例する信号）を出力できるため、小電流から大電流までの広い電流範囲に亘って、被測定電流Ｉの電流値に比例する検出信号を出力することができる。これにより、この電流検出センサ１を使用することで、電流検出センサ１から出力される検出信号に基づいて、小電流から大電流までの広い電流範囲に亘って、被測定電流Ｉを正確に検出することができる。

また、この電流検出センサ１では、判別部７が、ホール素子４から出力される検出信号Ｓ２に基づく検出信号Ｓ４の電圧としきい値電圧Ｖｔｈとを比較して、検出信号Ｓ４の電圧がしきい値電圧Ｖｔｈに達したか否かを判別すると共に、その判別結果に基づいて制御信号Ｓｃを出力して、信号選択部８に対して、フラックスゲート素子３から出力される検出信号Ｓ１に基づく検出信号Ｓ３、および検出信号Ｓ４のうちの一方（被測定電流Ｉの電流値に比例して変化する信号）を出力信号Ｓｏとして出力させる。

したがって、この電流検出センサ１によれば、フラックスゲート素子３から出力される検出信号Ｓ１に基づく検出信号Ｓ３、およびホール素子４から出力される検出信号Ｓ２に基づく検出信号Ｓ４のうちの被測定電流Ｉの電流値に比例して変化する信号を自動的に選択して出力信号Ｓｏとして出力することができ、これにより、小電流から大電流までの広い電流範囲に亘って、被測定電流Ｉを正確に検出することができる。

また、この電流検出センサ１によれば、判別部７の判別結果を出力する出力部９を備えたことにより、出力部９において判別部７での判別結果を確認することができるため、フラックスゲート素子３からの検出信号Ｓ１およびホール素子４からの検出信号Ｓ２のいずれに基づいて出力信号Ｓｏが生成されているのかを確実かつ容易に認識することができる。

また、この電流検出センサ１によれば、検出信号Ｓ１を増幅して検出信号Ｓ３として信号選択部８に出力する感度調整部５と、検出信号Ｓ２を増幅して検出信号Ｓ４として判別部７および信号選択部８に出力する感度調整部６とを備え、検出信号Ｓ３についての出力電圧特性の直線領域Ｗ１と、検出信号Ｓ４についての出力電圧特性の直線領域Ｗ２とが交差するように、感度調整部５，６の各増幅率を規定し、かつ交点Ａ（交差する部位）における検出信号Ｓ４についての出力電圧特性の電圧をしきい値電圧Ｖｔｈとして規定したことにより、判別部７が、このしきい値電圧Ｖｔｈに基づいて、検出信号Ｓ３，Ｓ４のうちのいずれが被測定電流Ｉの電流値に比例する信号であるかを正確に判別することができ、小電流から大電流までの広い電流範囲に亘って、被測定電流Ｉの電流値に比例する検出信号を確実に出力することができる。

なお、上記の電流検出センサ１では、信号選択部８が、判別部７から出力される制御信号Ｓｃに基づいて、入力している検出信号Ｓ３，Ｓ４のうちの一方を選択して出力信号Ｓｏとして出力する構成を採用しているが、信号選択部８における信号の選択動作をマニュアルで指示する構成を採用することもできる。具体的には、判別部７からの制御信号Ｓｃに代えて、新たに設けた切替スイッチ３１からの切替信号Ｓｅを信号選択部８に入力して、信号選択部８が、この切替信号Ｓｅに基づいて、入力している検出信号Ｓ３，Ｓ４のうちの一方を選択して出力信号Ｓｏとして出力する構成を採用することもできる。

この構成を採用した電流検出センサ１では、使用者は、出力部９が非点灯状態にあるか点灯状態にあるかを確認することによって（出力部９から出力される判別部７の判別結果に基づいて）、検出信号Ｓ３，Ｓ４のうちから出力信号Ｓｏとして出力すべき信号（被測定電流Ｉの電流値に比例して変化する信号）を信号選択部８において確実に選択して出力させることができる。したがって、この構成の電流検出センサ１においても、小電流から大電流までの広い電流範囲に亘って、被測定電流Ｉの電流値に比例して変化する信号を出力信号Ｓｏとして出力することができ、これにより、小電流から大電流までの広い電流範囲に亘って、被測定電流Ｉを正確に検出することができる。

また、上記の電流検出センサ１では、フラックスゲート素子３およびホール素子４を環状磁気コア２にそれぞれ１つ配設する構成を採用しているが、それぞれ複数を配設する構成を採用することもできる。一例として、図５を参照しつつ、フラックスゲート素子３およびホール素子４を環状磁気コア２にそれぞれ２つ配設する構成を採用した電流検出センサ１Ａについて説明する。なお、電流検出センサ１と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。

この電流検出センサ１Ａは、図５に示すように、１つの環状磁気コア２、２つのフラックスゲート素子３ａ，３ｂ（フラックスゲート素子３と同じ構成：以下、区別しないときには、単に「フラックスゲート素子３」ともいう）、２つのホール素子４ａ，４ｂ（ホール素子４と同じ構成：以下、区別しないときには、単に「ホール素子４」ともいう）、２つの感度調整部５ａ，５ｂ（感度調整部５と同じ構成：以下、区別しないときには、単に「感度調整部５」ともいう）、２つの感度調整部６ａ，６ｂ（感度調整部６と同じ構成：以下、区別しないときには、単に「感度調整部６」ともいう）、判別部７、信号選択部８、出力部９および２つの加算部３２，３３を備え、環状磁気コア２に挿通された被測定信号線１１中を流れる被測定電流Ｉを検出可能に構成されている。

具体的には、環状磁気コア２には、２つの空隙部２１ａ，２１ｂ（以下、区別しないときには、「空隙部２１」ともいう）が環状磁気コア２の周方向に沿った異なる位置（本例では一例として、環状磁気コア２の開口領域Ｚの中心点を通るセンターラインＬを基準とした線対称の位置）に形成されて、一方の空隙部２１ａ内にフラックスゲート素子３ａおよびホール素子４ａが配設され、他方の空隙部２１ｂ内にフラックスゲート素子３ｂおよびホール素子４ｂが配設されている。これにより、フラックスゲート素子３およびホール素子４の組が、環状磁気コア２の周方向に沿った異なる位置に複数（本例では２つ）配設された構成となっている。なお、図示はしないが、環状磁気コア２の開口領域Ｚの中心点を基準とした点対称の位置に２つの空隙部２１ａ，２１ｂを配設する構成を採用することもできる。

感度調整部５ａは、フラックスゲート素子３ａから出力される検出信号Ｓ１ａ（検出信号Ｓ１と同じ出力電圧特性の信号）を入力すると共に、検出信号（新たな第１検出信号）Ｓ３ａに増幅して出力する。また、感度調整部５ｂは、フラックスゲート素子３ｂから出力される検出信号Ｓ１ｂ（検出信号Ｓ１と同じ出力電圧特性の信号）を入力すると共に、検出信号（新たな第１検出信号）Ｓ３ｂに増幅して出力する。感度調整部６ａは、ホール素子４ａから出力される検出信号Ｓ２ａ（検出信号Ｓ２と同じ出力電圧特性の信号）を入力すると共に、検出信号（新たな第２検出信号）Ｓ４ａに増幅して出力する。また、感度調整部６ｂは、ホール素子４ｂから出力される検出信号Ｓ２ｂ（検出信号Ｓ２と同じ出力電圧特性の信号）を入力すると共に、検出信号（新たな第２検出信号）Ｓ４ｂに増幅して出力する。

加算部３２は、入力している複数の検出信号（本例では、検出信号Ｓ３ａ，Ｓ３ｂの２つの検出信号）を加算して、第１加算信号Ｓ５（以下、加算信号Ｓ５ともいう）を出力する。また、加算部３３も、入力している複数の検出信号（本例では、検出信号Ｓ４ａ，Ｓ４ｂの２つの検出信号）を加算して、第２加算信号Ｓ６（以下、加算信号Ｓ６ともいう）を出力する。この場合、感度調整部５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂの各増幅率は、加算信号Ｓ５（破線で示す信号）についての出力電圧特性の直線領域Ｗ１および加算信号Ｓ６（実線で示す信号）についての出力電圧特性の直線領域Ｗ２とが交点Ａにおいて交差するように予め規定されている。さらに本例では、一例として、加算信号Ｓ５についての直線領域Ｗ１と加算信号Ｓ６についての直線領域Ｗ２とが、ほぼ同じ傾きで連続するように、被測定電流Ｉの電流値に対するフラックスゲート素子３ａ，３ｂおよびホール素子４ａ，４ｂから出力される検出信号Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ａ，Ｓ２ｂについての出力電圧特性、並びに感度調整部５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂの各増幅率が規定されている。また、交点Ａ（交差する部位）における加算信号Ｓ６についての電圧値が、しきい値電圧Ｖｔｈとして規定されている。

この電流検出センサ１Ａにおいても、１つの環状磁気コア２に形成された各空隙部２１にフラックスゲート素子３およびホール素子４の組がそれぞれ配設されている。したがって、この電流検出センサ１Ａによっても、被測定信号線１１に流れている被測定電流Ｉが微小電流のとき（電流値Ｉａ以下のとき）には、各フラックスゲート素子３ａ，３ｂから出力される検出信号Ｓ１ａ，Ｓ１ｂに基づく検出信号Ｓ３ａ，Ｓ３ｂの加算信号Ｓ５を選択して出力信号Ｓｏとして出力し、被測定信号線１１に流れている被測定電流Ｉが大電流のとき（電流値Ｉａ以上のとき）には、ホール素子４ａ，４ｂから出力される検出信号Ｓ２ａ，Ｓ２ｂに基づく検出信号Ｓ４ａ，Ｓ４ｂの加算信号Ｓ６を選択して出力信号Ｓｏとして出力することができるため、小電流から大電流までの広い電流範囲に亘って、被測定電流Ｉの電流値に比例して変化する信号を出力信号Ｓｏとして出力することができる。

また、この電流検出センサ１Ａでも、判別部７が、各ホール素子４ａ，４ｂから出力される検出信号Ｓ２ａ，Ｓ２ｂに基づく加算信号Ｓ６の電圧としきい値電圧Ｖｔｈとを比較して、加算信号Ｓ６の電圧がしきい値電圧Ｖｔｈに達したか否かを判別すると共に、その判別結果に基づいて、制御信号Ｓｃを出力して信号選択部８に対して、各フラックスゲート素子３ａ，３ｂから出力される検出信号Ｓ１ａ，Ｓ１ｂに基づく加算信号Ｓ５、および加算信号Ｓ６のうちの一方（被測定電流Ｉの電流値に比例して変化する信号）を出力信号Ｓｏとして出力させる。

したがって、この電流検出センサ１Ａによっても、各フラックスゲート素子３ａ，３ｂから出力される検出信号Ｓ１ａ，Ｓ１ｂに基づく加算信号Ｓ５、および各ホール素子４ａ，４ｂから出力される検出信号Ｓ２ａ，Ｓ２ｂに基づく加算信号Ｓ６のうちの被測定電流Ｉの電流値に比例して変化する信号を自動的に選択して出力信号Ｓｏとして出力することができる。また、この電流検出センサ１Ａによれば、制御信号Ｓｃの出力状態に対応して出力部９が非点灯状態および点灯状態の一方の状態に移行するため、出力部９が非点灯状態にあるか点灯状態にあるかを確認することにより、各フラックスゲート素子３ａ，３ｂからの加算信号Ｓ５および各ホール素子４ａ，４ｂからの加算信号Ｓ６のいずれに基づいて出力信号Ｓｏが生成されているのかを認識することができる。

また、この電流検出センサ１Ａによれば、各検出信号Ｓ１ａ，Ｓ１ｂを増幅して検出信号Ｓ３ａ，Ｓ３ｂとして出力する感度調整部５ａ，５ｂと、各検出信号Ｓ２ａ，Ｓ２ｂを増幅して検出信号Ｓ４ａ，Ｓ４ｂとして出力する感度調整部６ａ，６ｂとを備え、各検出信号Ｓ３ａ，Ｓ３ｂを加算して得られる加算信号Ｓ５についての直線領域Ｗ１および検出信号Ｓ４ａ，Ｓ４ｂを加算して得られる加算信号Ｓ６についての直線領域Ｗ２同士が交差するように、各感度調整部５，６の各増幅率を規定し、かつ交点Ａにおける加算信号Ｓ６の電圧をしきい値電圧Ｖｔｈとして規定したことにより、判別部７が、このしきい値電圧Ｖｔｈに基づいて、加算信号Ｓ５，Ｓ６のうちのいずれが被測定電流Ｉの電流値に比例する信号であるかを正確に判別することができ、小電流から大電流までの広い電流範囲に亘って、被測定電流Ｉの電流値に比例する検出信号を確実に出力することができる。

さらに、この電流検出センサ１Ａによれば、フラックスゲート素子３ａおよびホール素子４ａの組と、フラックスゲート素子３ｂおよびホール素子４ｂの組とが、環状磁気コア２の異なる位置に配設されているため、フラックスゲート素子３ａおよびホール素子４ａの組側の各感度調整部５ａ，６ａの増幅率と、フラックスゲート素子３ｂおよびホール素子４ｂの組側の各感度調整部５ｂ，６ｂの増幅率とを調節して、感度バランスをとることで、環状磁気コア２内での被測定信号線１１の位置のばらつきに起因した出力信号Ｓｏに対する影響を低減することができる。

また、この電流検出センサ１Ａについても、図示はしないが、電流検出センサ１と同様にして、切替スイッチ３１を設けることにより、切替スイッチ３１をマニュアルで操作して各加算信号Ｓ５，Ｓ６のうちから一方を選択し、この選択した信号を信号選択部８から出力信号Ｓｏとして出力させる構成を採用することもできる。

また、上記の各電流検出センサ１，１Ａの環状磁気コア２を、図１，５において、センターラインＬに沿って（具体的には破線で示す位置Ｂで）２つに分割する構成を採用することもできる。この構成によれば、電流検出センサ１，１Ａをクランプ式の電流センサに適用することができる。また、電流検出センサ１Ａでは、１つの環状磁気コア２に、フラックスゲート素子３およびホール素子４を同数配設する構成を採用しているが、フラックスゲート素子３およびホール素子４の数を異ならせる構成を採用することもでき、この場合、一方の数を１つにすることもできる。

また、上記の各電流検出センサ１，１Ａでは、フラックスゲート素子３およびホール素子４のそれぞれに対応させて、感度調整部５および感度調整部６を配置する構成を採用しているが、電流検出センサ１においては、フラックスゲート素子３およびホール素子４のいずれか一方にのみ感度調整部を配設し、他方へは感度調整部を配設しない構成を採用することもできる。さらには、検出信号Ｓ１についての直線領域Ｗ１および検出信号Ｓ２についての直線領域Ｗ２がそのままの状態で互いに交差する構成のときには、感度調整部を配設しない構成を採用することもできる。また、電流検出センサ１Ａにおいても、各フラックスゲート素子３から出力される検出信号Ｓ１についての出力電圧特性および各ホール素子４から出力される検出信号Ｓ２についての出力電圧特性のいずれか一方が揃っているときには、出力電圧特性の揃っている一方（フラックスゲート素子３およびホール素子４のいずれか一方）には感度調整部を配設せず、出力電圧特性の揃っていない他方（フラックスゲート素子３およびホール素子４の他方）にのみ感度調整部を配設する構成を採用することもできる。また、各フラックスゲート素子３から出力される検出信号Ｓ１の出力電圧特性および各ホール素子４から出力される検出信号Ｓ２の出力電圧特性の双方が共に揃っており、かつ加算信号Ｓ５の直線領域Ｗ１および加算信号Ｓ６の直線領域Ｗ２がそのままの状態で互いに交差する構成のときには、いずれにも感度調整部を配設しない採用することもできる。

１，１Ａ電流検出センサ
２環状磁気コア
３フラックスゲート素子
４ホール素子
７判別部
８信号選択部
９出力部
２１空隙部
３２，３３加算部
Ｓ１，Ｓ２検出信号
φ 磁束

Claims

１つの環状磁気コアと、
前記環状磁気コアに形成された空隙部内または当該空隙部の近傍に配設されると共に、当該環状磁気コア内に誘起された磁束を検出して第１検出信号を出力するフラックスゲート型磁気検出素子と、
前記空隙部内または前記環状磁気コアに形成された他の空隙部内に配設されると共に、当該環状磁気コア内に誘起された磁束を検出して第２検出信号を出力するホール素子と、
前記第２検出信号の電圧と予め規定されたしきい値電圧とを比較して、当該第２検出信号の電圧が当該しきい値電圧に達したか否かを判別する判別部と、
前記第１検出信号および前記第２検出信号を入力すると共に、当該２つの検出信号のうちから選択された一方を出力する信号選択部と、
前記第１検出信号を増幅して新たな前記第１検出信号として前記信号選択部に出力する第１感度調整部と、
前記第２検出信号を増幅して新たな前記第２検出信号として前記判別部および前記信号選択部に出力する第２感度調整部とを備え、
前記環状磁気コアに挿通された被測定信号線中を流れる被測定電流の電流値に対する前記新たな第１検出信号についての出力電圧特性の直線領域におけるいずれかの部位と、前記被測定電流の電流値に対する前記新たな第２検出信号についての出力電圧特性の直線領域におけるいずれかの部位とが交差するように、前記第１感度調整部および前記第２感度調整部の各増幅率が規定され、
前記交差する部位における前記新たな第２検出信号についての電圧が前記しきい値電圧として規定されている電流検出センサ。
１つの環状磁気コアと、
前記環状磁気コアに形成された空隙部内または当該空隙部の近傍に配設されると共に、当該環状磁気コア内に誘起された磁束を検出して第１検出信号を出力するフラックスゲート型磁気検出素子と、
前記空隙部内または前記環状磁気コアに形成された他の空隙部内に配設されると共に、当該環状磁気コア内に誘起された磁束を検出して第２検出信号を出力するホール素子と、
前記第２検出信号の電圧と予め規定されたしきい値電圧とを比較して、当該第２検出信号の電圧が当該しきい値電圧に達したか否かを判別する判別部と、
前記第１検出信号および前記第２検出信号を入力すると共に、前記判別部の判別結果に基づいて、当該第２検出信号の電圧が前記しきい値電圧に達するまでは当該第１検出信号を出力し、当該第２検出信号の電圧が当該しきい値電圧に達した後には当該第２検出信号を出力する信号選択部と、
前記第１検出信号を増幅して新たな前記第１検出信号として前記信号選択部に出力する第１感度調整部と、
前記第２検出信号を増幅して新たな前記第２検出信号として前記判別部および前記信号選択部に出力する第２感度調整部とを備え、
前記環状磁気コアに挿通された被測定信号線中を流れる被測定電流の電流値に対する前記新たな第１検出信号についての出力電圧特性の直線領域におけるいずれかの部位と、前記被測定電流の電流値に対する前記新たな第２検出信号についての出力電圧特性の直線領域におけるいずれかの部位とが交差するように、前記第１感度調整部および前記第２感度調整部の各増幅率が規定され、
前記交差する部位における前記新たな第２検出信号についての電圧が前記しきい値電圧として規定されている電流検出センサ。
前記判別部の判別結果を出力する出力部を備えている請求項１または２記載の電流検出センサ。
１つの環状磁気コアと、
前記環状磁気コアに形成された空隙部内または当該空隙部の近傍に配設されると共に、当該環状磁気コア内に誘起された磁束を検出して第１検出信号を出力するフラックスゲート型磁気検出素子と、
前記空隙部内または前記環状磁気コアに形成された他の空隙部内に配設されると共に、当該環状磁気コア内に誘起された磁束を検出して第２検出信号を出力するホール素子とを備え、
前記フラックスゲート型磁気検出素子および前記ホール素子が、前記環状磁気コアの周方向に沿った異なる位置にそれぞれ複数配設され、
前記複数のフラックスゲート型磁気検出素子からそれぞれ出力される前記第１検出信号を加算して第１加算信号を出力する第１加算部と、
前記複数のホール素子からそれぞれ出力される前記第２検出信号を加算して第２加算信号を出力する第２加算部と、
前記第２加算信号の電圧と予め規定されたしきい値電圧とを比較して、当該第２加算信号の電圧が当該しきい値電圧に達したか否かを判別する判別部と、
前記第１加算信号および前記第２加算信号を入力すると共に、前記判別部の判別結果に基づいて、当該第２加算信号の電圧が前記しきい値電圧に達するまでは当該第１加算信号を出力し、当該第２加算信号の電圧が当該しきい値電圧に達した後には当該第２加算信号を出力する信号選択部とを備えている電流検出センサであって、
前記複数のフラックスゲート型磁気検出素子にそれぞれ対応して配設されて、当該対応するフラックスゲート型磁気検出素子から出力される前記第１検出信号を増幅して新たな前記第１検出信号として前記第１加算部に出力する複数の第１感度調整部と、
前記複数のホール素子にそれぞれ対応して配設されて、当該対応するホール素子から出力される前記第２検出信号を増幅して新たな前記第２検出信号として前記第２加算部に出力する複数の第２感度調整部とを備え、
前記環状磁気コアに挿通された被測定信号線中を流れる被測定電流の電流値に対する前記第１加算信号についての出力電圧特性の直線領域におけるいずれかの部位と、前記被測定電流の電流値に対する前記第２加算信号についての出力電圧特性の直線領域におけるいずれかの部位とが交差するように、前記第１感度調整部および前記第２感度調整部の各増幅率が規定され、
前記交差する部位における前記第２加算信号についての電圧が前記しきい値電圧として規定されている電流検出センサ。