JP6464342B2 - 電力計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、高周波回路や電池で消費する電力を簡易でかつ小さな構成で測定することが可能な種々の薄膜センサ型の電力計測装置に関する。

近年、インターネット等を利用する環境が整ってきた中で、電力の遠隔検針を含めた計測システムの開発が進められている。従来から電力の計測においては、使用した電力量を円盤の回転数に変換し積算演算を行うという積算電力量計が使用されている。最近ではこの積算電力量計に、回転を検出するセンサや電流計（ＣＴ）、電圧計（ＰＴ）を新たに付加し、電子回路やマイクロプロセッサによる乗算計算を行うことで電力を計測している。

しかしながら、積算電力量計は、装置構成が複雑であり、装置が大型化する。さらに、積算電力量計は、電力が機械的に出力されるためデジタル管理できないといった課題があった。また、使用した電力を円盤の回転に変換するため、ロスが生じ、余分なエネルギーを消費しかねない。

そこで、消費電力をそのまま電気量として測定することができるとともに、小型化および集積化の可能な電力計の開発が望まれている。

小型化および集積化の可能な電力計としては、例えば、磁性薄膜の磁気抵抗効果を利用し、消費電力を電気量のまま測定することの可能な電力計測装置や磁界センサが提案されている（非特許文献１、２）。これは、交流が流れる一次導体に対し、平行に置かれた（基板上に構成された）磁性薄膜を用い、この磁性薄膜の両端に抵抗を介して一次電圧が印加され、磁性薄膜の両端から出力を取り出すようにした電力計測装置や磁界センサである。この電力計測装置等では、２倍周波数成分の振幅値から電力ＩＶを取り出す方式を採用するものである。

この電力計測装置等では、磁性薄膜からなる強磁性体内において、電流と磁化のなす角度によりその磁性体の電気抵抗値が変わる現象であるプレナーホール効果（Ｐｌａｎａｒ Ｈａｌｌ ｅｆｆｅｃｔ（ＰＨＥ））を利用し、バイアス磁界なしで線形特性を得ることができる点に着目し、電力に比例する信号成分を取り出すようにしている（この電力計測装置を「プレナーホール型電力計測装置」または「ＰＨＥ型電力計測装置」と称する。）。

なお、ここで用いられる磁界センサは、外部磁界の変化を電気信号に変換する素子であり、強磁性薄膜や半導体薄膜等の磁性薄膜をパターニングし、その磁性薄膜のパターンに電流を流し電圧変化として外部磁界の変化を電気信号に変換するものである。

しかしながら、ＰＨＥ型電力計測装置では、磁性薄膜から検出する電圧出力を一次導体の負荷電流に直交する方向にとらなければならない。すなわち、磁性薄膜の幅方向の両端で電圧を出力させなければならない。したがって、ＰＨＥ型電力計測装置では、磁性薄膜がある程度の幅太である必要があり、幅細形状（ここでは例えば直線形状・長方形状の長手方向に細い形状を意味する）の磁性薄膜を使用することはできない。

また、ＰＨＥ型電力計測装置では磁性薄膜をブリッジ回路構成で構成しなければならないという形状的な制限も存在する。これらのことはＰＨＥ型電力計測装置では、高周波回路で用いられるマイクロストリップ線路やコプレナー線路等の特殊な線路上に設置することが困難であることを意味する。

この他に高周波用の電力測定装置としてはボロメータ計測器や精密計測器も存在するが、それらは複雑大型な構成で、かつ非常に高価なものであり、各デバイスや各施設ごとの電力測定・検出に耐え得るものではない。

特開平１０−２３２２５９号公報

磁性膜を用いた薄膜電力計（電気学会マグネティツクス研究会資料ＶＯＬ．ＭＡＧ−０５ Ｎｏ．１８２） 磁性膜を用いた薄膜電力計（電気学会マグネティツクス研究会資料ＶＯＬ．ＭＡＧ−０５ Ｎｏ．１９２）

磁性薄膜を用いた電力計は、電流が流れる導線と磁性薄膜の位置関係が重要となる。磁性薄膜と導線間の関係を開示したものとして、特許文献１の漏電検出装置は、簡便であり、またある程度の小型化も可能である。しかし、リング状の磁性体を使用するため、必然的にその小型化は制限される。また、電源からの電線Ａおよび電線Ｂをリングの孔に通過させる必要があるので、電線が太くなった場合は、リング状の磁性体自体が大きくなる。また、すでに配置されている電線に対してリング状の磁性体を配置するのは、容易ではない。たとえば、クランプ型電流計のように、リング状磁性体の一部を開放できるようにし、開放部分から電線を孔の中に入れ、再びリング状磁性体が磁束の閉路を形成するように戻すといった手間が必要であった。

また、小型化のために回路基板自体が集積化される中で、電源からの電源ラインパターンを２線共同時に磁性体で囲わないとならないので、後からの取付は極めて困難である。磁性薄膜を用いた電力計には、すでに設置された状態の配線に後からでも取付が可能であって、配線のどこに設置しても、配線と磁性薄膜との位置関係を確定できることが必要である。

本発明は上記のような課題に鑑み想到されたものであり、すでに配線された回路であっても、後から容易に設置しやすく、また、小型化も可能である電力計測装置である。

より具体的に本発明の電力計測装置は、電源と、負荷と、前記電源および前記負荷の間を接続する一対の電線からなる被計測回路で消費される電力を計測する電力計測装置であ
って、
前記電源に前記負荷と並列に接続するための一対の接続端子と、
磁性膜の両端に素子端子を設けた磁性素子と、前記磁性素子に直列に接続された計測抵抗と、前記磁性素子の電圧変化を検出し所定の成分を出力する検出手段とを有し、前記一対の接続端子を介して前記被計測回路に接続されるセンサ部と、
複数の前記センサ部からなるセンサユニットと、
すべての前記センサ部の前記検出手段の出力を加算する加算手段と、
前記センサ部の前記磁性素子を、一方の前記電線が配置される位置基準となる仮想軸から等距離の位置に、前記仮想軸に対向する向きに固定する固定手段を
有することを特徴とする。

本発明に係る電力計測装置は、磁性薄膜を用いるセンサ部を有するため、センサ部は薄く作製することができる。そのため、すでに完成している被計測回路にも、後から配設することが可能である。また、センサ部分で被計測対象となる導線を挟持する構造をとるため、センサ位置と導線の位置関係を十分な計測精度で確保することができる。

本発明に用いる磁性素子の構成を示す図である。 磁性素子の動作を説明する図である。 ストライプ形状の導体パターンを施した磁性素子（バーバーポール型）を示す図である。 磁性素子を用いた電力計測装置の構成を示す図である。 本発明に係る電力計測装置の外観を例示する斜視図である。 磁性素子と電線の配置関係を示す図である。 磁性素子が１つの場合と、磁性素子が２つの場合における計測誤差を示すグラフである。 磁性素子と電線の配置関係（Ｘ座標とＹ座標も）を示す図である。 電線がＸ方向にずれた時の電力計測結果に及ぶ影響を示すグラフである。 実施の形態１に係る電力計測装置の結線図を示す図である。 フレームの他の形状を例示する図である。 フレームの他の形状を例示する図である。 フレームの他の形状を例示する図である。 フレームの他の形状を例示する図である。 実施の形態２に係るフレームによる磁性素子の配置関係を示す模式図である。 磁性素子を３つ使用した場合の電力計測値の変動を示すグラフである。 磁性素子を２つ使用した場合の電力計測値の変動を示すグラフである。 磁性素子を４つ使用した場合の磁性素子の配置関係を示す模式図である。 磁性素子を４つ使用した場合の電力計測値の変動を示すグラフである。 仮想軸１７から電線９３ａのずれと電力計測の最大誤差の関係を示すグラフである。 磁性素子の個数と最大誤差の関係を示すグラフである。 磁性素子の間に永久磁石若しくは高透磁率材料を配置したフレーム１０ｆの模式図である。 センサ部３０の他の構成を例示する図である。 センサ部３０の他の構成を例示する図である。 センサ部３０の他の構成を例示する図である。

以下本発明に係る電力計測装置について図を参照しながら説明する。なお、以下の説明は本発明の一実施形態を例示するのであり、以下の実施形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、以下の実施形態は変更することができる。

（実施の形態１）
まず、本発明に使用する磁性素子１４について簡単に説明する。図１を参照して、磁性素子１４は、基板１４１上に磁性膜１４２を形成し、その両端に素子端子（電極）１４３、１４４が形成されている。形状は短冊状で、素子端子１４３、１４４が形成された方向を長手方向と呼ぶ。磁性膜１４２は好ましくは長手方向に磁化容易軸ＥＡが誘導されているのが好ましい。

この磁性素子１４に、検出器電源２１から電流Ｉ_２を流す。電流Ｉ_２は磁性膜１４２中を長手方向に流れる。この時、長手方向に直角な方向から外部磁界Ｈが印加されると、磁性膜１４２の電気抵抗が変化する。これを磁気抵抗効果と呼ぶ。磁気抵抗効果は、磁性膜１４２中を流れる電流Ｉ_２と磁性膜１４２中の磁化の方向が変化することで生じると考えられる。なお、ここで「外部磁界Ｈ」とは、磁性膜１４２の外側から印加される磁界という意味である。

図２（ａ）には、図１の磁性素子１４の平面図を示し、図２（ｂ）には、磁性素子１４に印加される外部磁界Ｈと磁性膜１４２の抵抗値Ｒ_ｍｒの関係を示す。横軸は磁性膜１４２に印加される外部磁界Ｈで、縦軸は磁性膜１４２の抵抗値（Ω）である。磁気抵抗効果は、電流Ｉ_２と磁化Ｍの方向がずれることで生じると考えられるので、印加される外部磁界Ｈに対しては偶関数の特性を有する。

しかし、外部磁界Ｈがゼロの状態から外部磁界Ｈを印加すると、外部磁界Ｈの方向を抵抗値の変化として識別できない。そこで、長手方向に対して直角方向にバイアス磁界Ｈｂｉａｓをかける。このバイアス磁界Ｈｂｉａｓによって動作点が移動し、外部磁界Ｈの方向によって、抵抗値Ｒ_ｍｒが増減する。図２（ｂ）では、動作点の抵抗値Ｒ_ｍ０の時に、外部磁界Ｈが印加され、その結果＋ΔＲ_ｍｒの抵抗変化が生じたことを示している。なお、符号ＭＲＣは、磁気抵抗効果を示す曲線である。

このバイアス磁界Ｈｂｉａｓは、永久磁石１４９によって容易に付与することができる。もちろん、電磁石であってもよい。このように磁性素子１４に対してバイアス磁界Ｈｂｉａｓを付与するものをバイアス手段１４５と呼ぶ。このバイアス手段１４５は直接磁界を発生するものでなくてもよい。

図３には、磁性膜１４２上に良導電物質で形成した導体１４８を帯状のストライプ構造に形成したものを示す。ストライプ構造とは、導体１４８を帯状にし、且つ磁性膜１４２の長手方向に対して傾斜して形成した構造をいう。なお、導体１４８間は平行かつ等距離に形成しておくのが望ましい。このような構造では、帯状の導体１４８間を最短距離で電流Ｉ_２が流れる。そして、磁性膜１４２には磁化容易軸ＥＡを磁性素子１４の長手方向に誘導しておく。すると、外部磁界Ｈがゼロの状態でも磁化Ｍと電流Ｉ_２の方向が異なる。すなわち、磁気抵抗効果に関する限り、バイアス磁界が印加されたと同じ状況を得ることができる。

このような構造の磁性素子１４に紙面上から下方向に外部磁界Ｈ（白矢印Ｈ）が印加されたとする。外部磁界Ｈがない状態の磁化Ｍ（黒色矢印）は電流Ｉ_２と違う角度を向いていたが、外部磁界Ｈによって電流Ｉ_２と同じ方向に回転する（白矢印）。電流Ｉ_２に対する磁化Ｍの動きは、図２で説明した磁化Ｍの動きと同じであり、図３の磁性素子１４の抵抗値は、図２（ｂ）に示すように抵抗値が変化する。

本明細書では、このように、実際に磁界を発生してなくても、実質的にバイアス磁界Ｈｂｉａｓが印加されたと同じ効果を示すものをバイアス手段１４５に含める。図３のような導体１４８と磁化容易軸ＥＡの組み合わせもバイアス手段１４５と言ってよい。図３のような構造の磁性素子１４をバーバーポール型と呼ぶ。また、他の例として、磁性膜１４２の磁化容易軸ＥＡを長手方向から傾けて誘導しておいてもよい。この場合も予め電流が流れる方向（長手方向）と磁化の向きが傾いているからである。

図４には、バーバーポール型の磁性素子１４を用いた電力計測の原理を示す。磁性素子１４と計測抵抗２２を直列にし、被計測回路９０の電源９１に連結されている負荷９２と並列にこれを連結する。連結する点は、接続端子１２ａ、１２ｂである。そして、磁性素子１４は、電源９１と負荷９２の間を接続している電線９３ａに平行に隣接配置させる。ここで平行とは、電線９３ａの周囲に形成される同軸状の磁界に、磁性素子１４の面内方向が平行になることである。また、計測抵抗２２は、磁性素子１４の抵抗値Ｒ_ｍｒに対して十分に大きいとしておく。また、電線９３ａの抵抗は十分に小さい。

まず、電源９１が直流の場合、電線９３ａ、９３ｂに流れる電流をＩ_１とすると、磁性素子１４に印加される外部磁界Ｈは、比例定数をαとして、（１）式のように表される。
Ｈ＝αＩ_１・・・・（１）

図２（ｂ）にも示すように、磁性素子１４の電気抵抗の変化ΔＲ_ｍｒは、外部からの印加磁界Ｈに比例するので、比例定数をβとし、（１）式を考慮すると、（２）式のように表される。
ΔＲ_ｍｒ＝βＨ＝β（αＩ_１）・・・・（２）

磁性膜１４２に外部磁界Ｈが印加されていない時（動作点）の電気抵抗をＲ_ｍ０とすると、外部磁界Ｈが印加された時の磁性素子１４全体の電気抵抗Ｒ_ｍは、（３）式のように表される。
Ｒ_ｍ＝Ｒ_ｍ０＋ΔＲ_ｍｒ＝Ｒ_ｍ０＋αβＩ_１・・・・（３）

つまり、電流Ｉ_１が流れる電線９３ａに近接配置された磁性膜１４２は、（３）式のような電気抵抗特性を有する。この磁性素子１４の素子端子１４３、１４４間に電流Ｉ_２が流れると、素子端子１４３、１４４間の電圧Ｖ_ｍｒは（４）式のように表される。
Ｖ_ｍｒ＝Ｒ_ｍＩ_２＝（Ｒ_ｍ０＋ΔＲ_ｍｒ）Ｉ_２＝（Ｒ_ｍ０＋αβＩ_１）Ｉ_２・・・・（４
）

次に電源９１を直流としているので電圧Ｖ_ｉｎをＶ_１とすれば。（５）式のように表される。そして、電線９３ａ、９３ｂの抵抗は十分に小さく、また、磁性素子１４の抵抗Ｒ_ｍも計測抵抗２２（値はＲ_２）よりも十分小さいとする。負荷９２の抵抗をＲ_１とすると、電線９３ａを流れる電流Ｉ_１と、磁性素子１４を流れる電流Ｉ_２は、それぞれ（６）式、（７）式のようになる。

そこで、磁性素子１４の素子端子１４３、１４４間の電圧Ｖ_ｍｒは（８）式のように表される。なお（８）式の式変形の途中でＲ_ｍ０＜＜Ｒ_２の関係を使った。またＫ_１は比例定数である。（８）式の結果より、磁性素子１４の素子端子１４３、１４４間では、負荷９２で消費される電力Ｉ_１Ｖ_１に比例した電圧と、計測抵抗２２（Ｒ_２）と磁性素子１４の動作点での電気抵抗Ｒ_ｍ０が決まると一意に決まるバイアス電圧の和を得ることができる。

このような関係は、電源９１が交流であっても成立する。電源９１が交流で、負荷９２がリアクタンスの場合について次に説明する。（１）式から（４）式の関係は上記の説明通りである。電源９１が交流になるので、電圧Ｖ_ｉｎは、振幅Ｖ_１、角周波数ωとすると、（９）式のように表される。また、被計測回路９０で負荷９２がリアクタンスなので、負荷９２を流れる電流Ｉ_１は、電源９１（電圧Ｖ_ｉｎ）とは位相のズレが生じる。この位相のズレをθとする。一方、磁性素子１４は、通常の抵抗なので電源９１（電圧Ｖ_ｉｎ）と同位相である。したがって、電流Ｉ_１およびＩ_２は、（１０）式、（１１）式のように表される。

そこで、（４）式に（１０）式および（１１）式を代入すると（１２）式のように変形される。

（１２）式を見ると、最終項は、負荷９２で消費する有効電力が直流成分として表れているのがわかる。すなわち、素子端子１４３、１４４間の出力を、ローパスフィルタを通過させて得た直流電圧は、負荷９２で消費する有効電力に比例した電圧である。以上のように磁性素子１４を使って、電源ラインである電線９３に流れる電流だけでなく、接続の方法によって電源９１に接続している負荷９２での消費電力も計測することができる。

このように図４の構成においては、電源９１が直流であろうと、交流であろうと、電源９１に接続された負荷９２で消費される電力を電圧として取り出すことができる。磁性素子１４の素子端子１４３、１４４間の電圧を検出し、直流のバイアス成分や交流成分を除き、負荷９２の消費電力に比例する電圧を検出する手段を検出手段２７と呼ぶ。検出手段２７は、差動アンプ２５と後処理手段２６で構成される。

後処理手段２６は、差動アンプ２５の出力に交流や直流バイアス電圧が重畳されている際に、それらを除去する手段である。具体的には、交流が重畳されている場合は、ローパスフィルタであり、直流バイアス電圧が重畳されている場合は、絶対値が同電圧で極性が反対の電圧を付与する手段で、定電圧電源や電池等で実現できる。

また、被計測回路９０の電線９３ａが発生する磁界から負荷９２で消費する電力に比例した電圧を取り出す部分をセンサ部３０とよぶ。また、センサ部３０は、差動アンプ２５及び後処理手段２６を含んでもよい。図４では、センサ部３０は、磁性素子１４、計測抵抗２２、差動アンプ２５および後処理手段２６で構成される。

再び図４を参照して、磁性素子１４による電気抵抗の変化は、印加された外部磁界Ｈに依存する。印加される外部磁界Ｈとは、被計測回路９０における電線９３ａに流れる電流が電線９３ａの外部に作る磁界である。つまり、電力を測定する電線９３ａと磁性素子１４の配置が、電力計測の精度を決める。しかし、磁性素子１４は薄く、小型に形成されるため、電線９３ａに磁性素子１４を正確に取り付けるのは容易ではない。

図５には、電力の計測結果が、磁性素子１４の電線９３ａへの取付精度に、大きく影響を受けない電力計測装置１を示す。被計測回路９０は、電源９１と電線９３ａと負荷９２と電線９３ｂで構成される。なお、電線９３ａは一部シールド９４と導線９３ｃを拡大して記載し、その他の部分ではシールド９４を省略し、導線９３ｃは線で表した。

電力計測装置１は、電線９３ａに配設されるセンサユニット１０と、被計測回路９０との接続を図る接続端子１２ａ、１２ｂを含む。センサユニット１０は、複数のセンサ部３０からなり、図５では、２セットのセンサ部３０ａ、３０ｂから構成されている。また、差動アンプ２５や結線といった回路部分は筐体５０に収納される。接続端子１２ａ、１２ｂも筐体５０内につながる。

筐体５０からは、断面コの字上に形成されたフレーム５２と、開口面の少なくとも一部を閉じるストッパ５３からなるホルダー５１が結線によって繋がれている。そして、センサ部３０ａ、３０ｂの磁性素子１４ａ、１４ｂが、フレーム５２の対向する壁の内壁面に配設されている。ここで、磁性素子１４ａと磁性素子１４ｂが、軸対称の位置関係となるような仮想軸１７を想定することができる。言い換えると、仮想軸１７から等距離の位置に、仮想軸１７と対向するように磁性素子１４ａと磁性素子１４ｂは配置される。また、仮想軸１７から等距離の位置で仮想軸１７を取り囲むといってもよい。

この意味で、フレーム５２は、磁性素子１４ａおよび磁性素子１４ｂを仮想軸から等距離の位置に固定する固定手段である。またフレーム５２は、磁性素子１４ａと磁性素子１４ｂを仮想軸１７に対向する向きにも固定している。そして、このフレーム５２内の仮想軸に電線９３ａの中心が重なるように配置すると、電線９３ａの中心から等距離の位置に磁性素子１４ａ、１４ｂは配置されることになる。

電線９３ａは、中心が磁性素子１４ａと磁性素子１４ｂの間の仮想軸１７に重なるように配置するのが望ましい。それぞれの磁性素子１４ａ、１４ｂに同じ磁界を印加できるからである。しかし、異物が挟まったり、ホルダー５１を電線９３ａに取付ける際に、磁性素子１４ａ、１４ｂとの間でスペースを生じるなど、電線９３ａの中心が、仮想軸１７に重なるように配置されない場合がある。

このように、磁性素子１４と電線９３ａとの位置関係が、想定していた位置関係でなくなると、計測する消費電力に誤差が生じることになる。消費電力は、電線９３ａが発生する磁界の変化を磁性素子１４で検出することによって求められるからである。

ところが、電線９３ａの周囲に複数個の磁性素子１４を配置する構造にすると、磁性素子１４ａと磁性素子１４ｂに対する電線９３ａの位置による電力の計測結果への影響を小さくすることができる。以下にこの原理を説明する。

図６（ａ）には、磁性素子１４ａおよび磁性素子１４ｂと、仮想軸１７と、仮想軸１７に重ねて配置しようとした電線９３ａの断面状態を示す。電線９３ａを配置したホルダー５１の断面と言ってもよい。なお、磁性素子１４ａを磁性素子Ａと呼び、磁性素子１４ｂを磁性素子Ｂとも呼べることとし、磁界、抵抗、電圧などを「Ａ」、「Ｂ」で区別する。

磁性素子１４ａと磁性素子１４ｂの間隔を２ｒとし、電線９３ａの仮想軸１７からのずれをΔｒとする。つまり、電線９３ａを仮想軸１７に重ねて配置しようとしたが、Δｒだけずれた場合を示す。結果、電線９３ａは磁性素子１４ａからはｒ＋Δｒだけ離れており、磁性素子１４ｂからはｒ−Δｒだけ離れている。

この時、磁性素子１４ａおよび磁性素子１４ｂに形成される磁界Ｈ_Ａ、磁界Ｈ_Ｂは、アンペア周回積分の法則より、（１３）式、（１４）式のように表される。それぞれの磁性素子１４ａ、１４ｂの電気抵抗の変化ΔＲ_ｍｒＡおよびΔＲ_ｍｒＢは、外部からの印加磁界Ｈに比例するので、比例定数をβとし、（１３）式、（１４）式を考慮すると、（１５）式および（１６）式のように表される。なお、ΔＲ_ｍｒＡは、磁性素子１４ａの抵抗変化であり、ΔＲ_ｍｒＢは、磁性素子１４ｂの抵抗変化を表す。

また、磁性素子１４ａおよび磁性素子１４ｂに同じだけの電流Ｉ_２を流すとすると、この抵抗変化分に相当する電圧ΔＶ_ｍｒＡと電圧ΔＶ_ｍｒＢは、（１７）式および（１８）式のように表される。なお、ΔＶ_ｍｒＡは、磁性素子１４ａの電圧変化であり、ΔＶ_ｍｒＢは、磁性素子１４ｂの電圧変化を表す。

ここで電圧ΔＶ_ｍｒＡと電圧ΔＶ_ｍｒＢの加算を求めると（１９）式のようになる。

（１９）式によれば、Δｒ／ｒ＝０．１（１０％）の場合には、磁性素子１４ａ、１４ｂの出力電圧を加算したものの出力比は１．０１、変動率は０．０１（％）程度となり、取付位置の変動（誤差）による電圧変化の変動（誤差）を極めて小さくできる。

図７には、磁性素子１４ａ、磁性素子１４ｂの仮想軸１７に電線９３ａを配置しようとした場合と、電線９３ａに対して磁性素子１４ａだけを配置した場合の設置誤差と計測誤差の関係を求めたグラフを示す。横軸は設置誤差（Δｒ／ｒ）であり、縦軸は計測誤差（｜１−１／（１＋Δｒ／ｒ）｜）を表す。つまり縦軸は（１９）式の分数部分の絶対値である。なお、磁性素子１４ａだけを配置した場合とは、（１９）式における電圧ΔＶ_ｍｒＡだけを求めたものである。具体的な構成は図６（ｂ）の構成である。

図７を見ると、磁性素子１４ａだけの場合より磁性素子１４ａ、１４ｂの仮想軸１７に電線９３ａを重ねて配置する構成の方が、設置誤差に係る計測誤差が低く抑えられていることがわかる。

さて、これまでは、電線９３ａの磁性素子１４ａと磁性素子１４ｂの間の距離方向の位置のずれを検討した。次に磁性素子１４ａと磁性素子１４ｂの幅方向の位置のずれを検討する。

図８には、図６（ａ）と同じ電線９３ａと磁性素子１４ａと磁性素子１４ｂの断面図を示す。図８では、磁性素子１４ａと磁性素子１４ｂの距離方向での磁性素子幅中心に沿った方向をＹ軸とし、Ｙ軸の直角方向で、磁性素子１４ａと磁性素子１４ｂの幅方向をＸ軸とする。このように座標軸を想定すると原点は、仮想軸１７である。

なお、Ｘ軸は磁性素子１４ａと磁性素子１４ｂからちょうど距離ｒだけ離れた点の集合でもある。電線９３ａの存在する位置を、この座標中で座標（ｘ、ｙ）とし、電線９３ａの位置が変動したときの磁性素子１４ａ、１４ｂの中心点（それぞれ点ａ、点ｂ）における磁界を計算した。磁性素子１４ａ、１４ｂの幅を２ｗとした。

図９に、その計算結果を示す。磁性素子１４ａ、１４ｂ間は４ｍｍ（ｒ＝２ｍｍ）とした。図中の○（白丸）は電線９３ａ（電流）をｙ＝０の直線上（Ｘ軸）を左右に移動させた場合、□（白四角）はｙ＝０．２ｍｍ、△（白三角）はｙ＝−０．２ｍｍの直線上を左右に移動させた場合の点ａでのＸ軸方向の磁界の大きさ（Ｈｐａｒａ）を示している。また▽（白逆三角形）は□：ｙ＝０．２ｍｍと△：ｙ＝−０．２ｍｍを平均したものである。

Ｘ軸上の変化量（移動量）は中心（仮想軸１７）から磁性素子１４ａ、１４ｂまでの距離ｒ＝２ｍｍと上述の上下の変動幅０％〜２０％を考慮し、その±２０％（±０．４ｍｍ）とした。図９中のｙ軸値は、電線９３ａ（電流）が（ｘ＝０，ｙ＝０）、（ｘ＝０，ｙ＝０．２）、（ｘ＝０，ｙ＝−０．２）での磁界Ｈｏ（ｙ＝０）、Ｈｏ（ｙ＝０．２）、Ｈｏ（ｙ＝−０．２）での規格値（Ｈｐａｒａ／Ｈｏ）である。図９では、横軸はＸ軸を表し、縦軸はＸ軸方向の磁界を規格値（Ｈｐａｒａ／Ｈｏ）で表した。

図９より、Ｘ軸方向の１０％（±０．２ｍｍ）の変動に対してＸ軸方向の外部磁界は１％程度の減少、Ｘ軸方向の２０％（±０．４ｍｍ）の変動に対してＸ軸方向の外部磁界は４％程度の減少が見られる。しかし、電線９３ａ（電流）が磁性素子１４ａと磁性素子１４ｂの中心（仮想軸１７）付近（ｘ＝０，ｙ＝０）を左右に移動（設置誤差、または振動）しても磁性素子１４ａ、１４ｂ間の中心付近の磁界の大きさはそれほど大きく変動していない様子が分かる。

以上から磁性素子１４ａ、１４ｂを仮想軸１７に対して軸対称の位置に配置し、仮想軸１７に被計測回路９０の電線９３ａを重ねるように配置し、それぞれの磁性素子１４ａ、１４ｂによる電圧変化を加算することで、磁性素子１４と電線９３ａの位置的な誤差が電力計測値に及ぼす影響を小さくすることができる。つまり、電線９３ａを磁性素子１４ａと磁性素子１４ｂで挟持することで、電力計測に係る誤差を小さくすることができる。

なお、上記のように磁性素子１４ａと磁性素子１４ｂからの出力は、同じ特性の出力を加算する必要がある。したがって、電線９３ａを挟持した際に、磁性素子１４ａと磁性素子１４ｂのバイアス手段（それぞれ１４５ａおよび１４５ｂとする。ただし図示せず。）は、電線９３ａの作る外部磁界Ｈに対して、同じ方向に作用するように形成しておく必要がある。

図１０には図５に示した電力計測装置１の各部の具体的な結線関係を示す。基本的には、図４で示した電力計測装置の磁性素子１４を２セット並列に設け、それぞれの出力を加算手段によって加算する構成である。

まず、電力計測装置１は、第１センサ部３０ａと第２センサ部３０ｂと加算手段２８を含む。また加算手段２８の出力を表示する表示手段３５が付加されてもよい。第１および第２のセンサ部３０ａ、３０ｂは、それぞれ磁性素子１４ａと計測抵抗２２ａと差動アンプ２５ａと後処理手段２６ａ、および磁性素子１４ｂと計測抵抗２２ｂと差動アンプ２５ｂと後処理手段２６ｂで構成される。センサ部３０ａとセンサ部３０ｂによってセンサユニット１０が構成される。

図５を参照すると、少なくともセンサ部３０ａおよびセンサ部３０ｂの磁性素子１４ａと磁性素子１４ｂは、断面コの字型のフレーム５２の対向する内壁に配置される。計測抵抗２２ａ、２２ｂは、フレーム５２内に配置されていてもよい。

再度図１０を参照して、磁性素子１４ａおよび磁性素子１４ｂの素子端子１４３ａ、１４４ａと１４３ｂ、１４４ｂをそれぞれ計測端子２３ａ、２４ａと２３ｂ、２４ｂとして電圧が取り出される。それぞれの計測端子２３ａ、２４ａと２３ｂ、２４ｂの出力は、差動アンプ２５ａ、２５ｂで増幅され、後処理手段２６ａ、２６ｂによって、消費電力に比例した電圧になる。差動アンプ２５ａ、２５ｂと後処理手段２６ａ、２６ｂで、それぞれ検出手段２７ａ、２７ｂが形成される。

検出手段２７ａと検出手段２７ｂの出力は、加算手段２８で加算される。加算手段２８は受け抵抗Ｒ２８ａ、Ｒ２８ｂで検出手段２７ａ、２７ｂの出力を受け、アンプ２８ｚで加算する。

加算手段２８の出力は、制御装置３４に送られ、制御装置３４に連結された表示手段３５に表示させることもできる。表示手段３５については特に制限されるものではなく、二次元画面を有するディスプレイ装置、単に数値を表す液晶やデジタルセグメント、チャート出力（プロッター）などが好適に利用できる。また表示内容も、所定時間内の消費電力や瞬時的な消費電力または所定時刻からの消費積算電力を表示させてもよい。これらの表示項目は、加算手段２８の出力を受けた制御装置３４による所定の演算で求められる。

センサ部３０ａおよびセンサ部３０ｂの磁性素子１４ａおよび磁性素子１４ｂは、フレーム５２の対向壁（図５参照）に固定される。磁性素子１４ａ、１４ｂには、互いが軸対称の位置関係となる仮想軸１７が想定され、被計測回路９０の電線９３ａの中心は、仮想軸１７に重ねて配置される。さらに、センサ部３０ａおよびセンサ部３０ｂは、電源９１に負荷９２と並列に接続される。

したがって、電力計測装置１は、そのための接続端子１２ａ、１２ｂを有する。つまり、接続端子１２ａ、１２ｂは、センサ部３０ａ、３０ｂのそれぞれを電源９１に負荷９２と並列に接続するための端子である。なお、接続端子１２ａ、１２ｂは、取り外し可能な状態のものであってもよいし、はんだ等で溶着してもよい。

以上のように電力計測装置１は、一対のセンサ部３０ａ、３０ｂの仮想軸１７の位置に被計測回路９０の電線９３ａを配置させようとするので（図５参照）、磁性素子１４ａ、１４ｂと、電線９３ａとの位置関係が多少ずれたとしても、電力計測結果に大きな誤差を生じることがない。

図１１には、磁性素子１４ａ、１４ｂの固定手段であるフレーム５２（ホルダー５１と言ってもよい。）の他の形態を示す。フレーム５２は、少なくとも磁性素子１４ａが配置される側を蝶番構造で搖動可能に形成してもよい。このような構成を有することで、電線９３ａに対する磁性素子１４ａ、１４ｂの取付が容易になる。

（実施の形態２）
図１２に本実施の形態に係る電力計測装置２に用いるフレーム５６の断面図を示す。電力計測装置２は、固定手段であるフレーム５６が異なるだけで、その他は実施の形態１に係る電力計測装置１と同じである。したがって、全体構成の図示は省略する。本実施の形態に係る電力計測装置２のフレーム５６は、被計測回路９０の電線９３ａだけでなく、電線９３ｂと磁性素子１４ａと１４ｂの位置関係も固定する。図１２では、電線９３ａは紙面裏側から紙面表側に向かって電流Ｉ_１が流れ、電線９３ｂは、紙面表側から紙面裏側に向かって電流Ｉ_１が流れるとする。

フレーム５６は、断面コの字の対向する一方の壁が、そのまま延設され、電線９３ｂを固定する平面部５６ｆを形成する。なお、電線９３ｂの位置を固定しやすくするための固定壁５６ｗが設けられていてもよい。通常電源９１から負荷９２に延びる電線９３ａ、９３ｂは、一対のペアになっている場合が多い。このような場合、電力を計測するために用いる電線９３ａに取り付けた磁性素子１４ａ、１４ｂの近傍に他方の電線９３ｂが配置される。電線９３ａに隣接配置された電線９３ｂにも電流Ｉ_１が流れているので、磁界Ｈｉｎｖが発生している。

この磁界Ｈｉｎｖは磁性素子１４ａおよび磁性素子１４ｂにも影響を及ぼす。しかし、磁性素子１４ａと１４ｂは、薄膜状に形成されており、長手方向の磁化Ｍと長手方向に流れる電流Ｉ_２との角度によって磁気抵抗効果を発生する。そして、膜厚方向から印加される磁界に対しては、磁気抵抗効果の感度がきわめて低い。したがって、隣接配置される電線９３ｂからの磁界Ｈｉｎｖが磁性素子１４ａ、１４ｂの膜厚方向から印加されるように、磁性素子１４ａおよび１４ｂを配置することで、磁界Ｈｉｎｖの影響を小さくし電力計測の精度を高めることができる。

フレーム５６は、図１２のように、電線９３ｂを電線９３ａと平行に固定することができるので、電線９３ｂが発生する磁界Ｈｉｎｖが磁性素子１４ａおよび磁性素子１４ｂの膜厚方向に近い状態で印加されるように保証することができる。このため、電力計測に係る精度を高くすることができる。

図１３には、電線９３ｂの発生する磁界Ｈｉｎｖが磁性素子１４ａおよび磁性素子１４ｂに対して垂直に印加するような位置関係を固定できるフレーム５７の断面を示す。フレーム５６同様固定手段であるフレーム５７は、断面Ｖ字形状の一対のフレーム片５７ａ、５７ｂと、それらを連結するバインド５７ｍ、５７ｎによって形成されている。

フレーム片５７ａとフレーム片５７ｂは、断面Ｖ字の凸稜の部分をそれぞれ対向させ、バインド５７ｍとバインド５７ｎによって、凸稜から連続する傾斜面５８ａ、５８ｂ同士を対向させるように固定される。この傾斜面５８ａ、５８ｂ同士と、バインド５７ｍ、５７ｎと凸稜の間に、電線９３ａと電線９３ｂが保持される。

磁性素子１４ａと磁性素子１４ｂは、フレーム片５７ａおよび５７ｂの対向する傾斜面の一方側に設けられる。この対向する傾斜面５８ａ、５８ｂは、電線９３ａおよび電線９３ｂの中心から、他方の電線９３ａの表面に引いた接線５９ａ、５９ｂを含むように設けられている。このため、電線９３ｂが発生する磁界Ｈｉｎｖは、必ず傾斜面５８ａ、５８ｂに対して垂直方向となる。したがって、磁性素子１４ａおよび１４ｂが、隣接配置された電線９３ｂが発生する磁界Ｈｉｎｖからの影響を受けることを抑制することができる。

図１４は、電線９３ａと電線９３ｂの間隔Ｌを広げた場合のフレーム５７の断面を示す。このように保持する電線９３ａと電線９３ｂの間隔Ｌを広げると、フレーム片５７ａおよびフレーム片５７ｂの凸稜の角度φは広がる。

（実施の形態３）
実施の形態１で示した電力計測装置１（結線図は、図１０）は、２つの磁性素子１４ａ、１４ｂを対向させ、被計測回路９０の電線９３ａを挟持し、磁性素子１４ａ、１４ｂの電圧変化を加算することで、配置に起因する誤差を低減するものであった。このような考え方は、磁性素子１４の数を増やすことで、より高い効果を上げることができる。

図１５には、磁性素子１４を電線９３ａの周囲の３か所に配置した場合の磁性素子１４と電線９３ａの位置関係の断面を示す。これはホルダー５１が、三角形の内壁を有するフレームで形成されている場合に相当する。ホルダー５１の長さは磁性素子１４の長手方向の長さより長ければよい。内部にＸ軸およびＹ軸を想定し、１つの磁性素子１４ａをＹ軸上に配置するように見る。軸の原点が仮想軸１７である。

磁性素子１４ｂおよび磁性素子１４ｃは、Ｙ軸からそれぞれ１２０°ずつ傾いた位置の、仮想軸１７から距離ｒの円周上に配置される。なお、それぞれの磁性素子１４は、半径ｒの円周に接する向きに調整される。これは仮想軸１７に対向する向きに配置されるということである。

電線９３ａは本来、仮想軸１７の位置に配置されるのが望ましい。しかし、ホルダー５１を電線９３ａに取り付ける際に、磁性素子１４と電線９３ａとの間の位置関係には誤差が生じる。今、電線９３ａは、仮想軸１７からΔｒだけ離れた円周上にあるとする。そして、電線９３ａが仮想軸１７にある時の加算手段２８（図１０参照）の出力を「真値」とよび、電線９３ａが半径Δｒ上にある時の加算手段２８の出力を「誤差値」と呼ぶ。すると、半径Δｒ上の電線９３ａによる加算手段２８の出力は、Ｘ軸からの角度ψに依存する。

なお、それぞれの磁性素子１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、３つあるセンサ部３０ａ、３０ｂ、３０ｃを代表するものとし、加算手段２８は３つのセンサ部３０ａ、３０ｂ、３０ｃからの出力を加算するものとする。

図１６には、磁性素子１４が１つの場合の時の加算手段２８の出力と磁性素子１４が３個の場合の時の加算手段２８の出力の比較を示す。磁性素子１４が３個ある時は加算手段２８の出力を１／３し、規格化してある。縦軸は加算手段２８の出力（規格化した値）、横軸は電線９３ａのＸ軸からの角度ψである。Δｒ／ｒが０．１の時、０．２の時、０．３の時の値を示した。

Δｒ／ｒが大きくなるということは、フレーム１０ｆの内部での電線９３ａが、仮想軸１７から離れた位置で固定されたことを意味する。磁性素子１４が３個の場合は、１個の場合より、はるかに出力変動が少ないのがわかる。

図１７には、磁性素子１４が２つの時の場合の加算手段２８の出力の変動程度を示す。磁性素子が２つというのは、実施の形態１で示したように、電線９３ａを挟持する場合である。

図１８は、磁性素子１４が４つの場合の磁性素子１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと電線９３ａの関係を示すホルダー５１の断面図である。それぞれの磁性素子は、センサ部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの構成要素である。磁性素子１４を４個配置する場合は、断面の内壁が正方形となるホルダー５１を用いることになる。磁性素子１４が３個の場合と同様に、Ｘ軸とＹ軸を内部空間に設定する。仮想軸１７は幾何的に断面形状の中心である。それぞれの磁性素子１４をＸ軸およびＹ軸上に配置する。４つの磁性素子１４は、仮想軸１７からは等距離（ｒ）の位置に配置する。

図１９には、図１８で示した磁性素子１４が４つある場合の図１６同様の出力結果を示す。磁性素子１４が４つの時の加算手段２８の出力は１／４することで規格化してある。図１９より磁性素子が３つの時の加算手段２８の出力よりさらに変動は少なくおさえられているのがわかる。

図２０には、横軸に電線９３ａと磁性素子１４間の距離変動を表すΔｒ／ｒを取り、縦軸を最大誤差とした時の関係を示す。最大誤差とは「誤差値／真値」で表される値である。グラフ中の丸印は磁性素子１４が１つの場合、四角は２つの場合、三角は３つの場合、逆三角形は４つの場合、菱形は５つの場合を示す。

このグラフより、磁性素子１４を３個以上用いれば、Δｒ／ｒが０．２５の場合であっても、最大誤差を２％以下に抑制することができる。

また、図２１には、磁性素子数と最大誤差の関係を示す。なお、グラフ中の黒丸印はΔｒ／ｒが０．１の場合、黒四角は０．２の場合、黒三角は０．３の場合、白三角形は０．４の場合を示す。ここで、電力を最大誤差を５％以下で計測しようとすると、Δｒ／ｒを０．１以内に抑えれば、２個の磁性素子でも十分に計測できることがわかる。

もちろん、磁性素子１４の数（これはセンサ部３０の数に相当する）を増やし、仮想軸１７の周囲に軸対称となるように、かつ仮想軸１７に対向するように固定するようなホルダー５１（固定手段）を用い、仮想軸１７に電線９３ａを重ねるように配置することで、計測する電力の最大誤差はより下げることができる。

図２２（ａ）には、磁性素子１４同士の間に永久磁石を配置した場合のホルダー５１の断面を示す。また図２２（ｂ）には、フェライト等の高透磁率材料を配置したホルダー５１の断面を示す。どちらの配置も磁性素子１４と同一円周内に配置された永久磁石若しくは高透磁率材料によって、外部からの磁界が磁性素子１４を通過しにくくなる。なお、永久磁石とは所謂硬磁性体であり、図２のバイアス磁界Ｈｂｉａｓを発生できる程度の磁性体である。また、高透磁率材料とは、所謂軟磁性体であり、電源の周波数に対して透磁率が１０以上の磁性体が好適に利用できる。

このような構成にすると、隣接配置される電線９３ｂからの磁界Ｈｉｎｖの影響を受けにくい。また、永久磁石を用いた場合は、磁性素子１４に対するバイアス手段１４５としても利用できる。このようなホルダー５１は内壁が正六角形の形状を有するフレームで構成されているものに相当する。

（実施の形態４）
実施の形態１乃至３でセンサユニット１０における磁性素子１４の配置のバリエーションについて説明を行った。ここでセンサユニット１０は複数のセンサ部３０から構成されている。センサ部３０には１つの磁性素子１４と１つの計測抵抗２２から構成されていた。しかし、センサ部３０の感度を高めるたには、磁性素子１４と計測抵抗２２の構成を変更することで、センサ部３０自体の感度を向上させることができる。本実施の形態では、センサ部３０のバリエーションを示す。ここで示すセンサ部３０のバリエーションはそのまま複数個用いて実施の形態１乃至３のセンサユニット１０におけるセンサ部３０として利用してよい。

図２３は、磁性素子１４０ａおよび１４０ｂを直接に並べ、それぞれの素子の結合点を接地するセンタータップを設けた構成である。電線９３ａには磁性素子１４０ａ、１４０ｂを隣接配置させる。すなわち、実施の形態１乃至３における磁性素子１４ａ、１４ｂなどの代わりに、磁性素子１４０ａ、１４０ｂを直列接続したものを使用する。言い換えると１つのセンサ部３０に磁性素子１４０ａ、１４０ｂを直列接続したものを用いる。

この場合、計測端子２３、２４は磁性素子１４０ａの素子端子１４３０ａと、磁性素子１４０ｂの素子端子１４４０ｂである。センサ部３０をこのような構成にすれば、差動アンプ２５の出力には、磁性素子１４０ａ、１４０ｂの変化分だけが現れる。すなわち、電源が交流であっても、差動アンプ２５の出力にローパスフィルタを入れる必要がない。

また、磁性素子１４０ａ、１４０ｂにオフセットが生じても、素子間を接地してあるので、オフセットはキャンセルされる。

図２４は、磁性素子１４０ａおよび１４０ｂのバイアス手段１４５０ａ、１４５０ｂを逆特性にして直列に接続する。計測抵抗２２０ａおよび２２０ｂは、それぞれの磁性素子１４０ａ、１４０ｂに対して設けられる。差動アンプ２５に対する計測端子２３、２４は、図２３の場合同様磁性素子１４０ａの素子端子１４３０ａと、磁性素子１４０ｂの素子端子１４４０ｂである。

また、センタータップを設ける。この結線は、計測抵抗２２０ａ、２２０ｂと磁性素子１４０ａ、１４０ｂでブリッジ回路を形成していることに他ならない。このような結線を行うと、磁性素子１４０ａと１４０ｂのバイアス手段１４５０ａおよび１４５０ｂが逆向きなので、差動アンプ２５には磁性素子１４０が１つの場合と比較して２倍の出力を得ることができる。なお、他方の接続端子１２ｂは、被計測回路９０の電源も接地されるので接地点である。

また、センタータップが設けられているので、電源が交流であっても素子電圧の変化分だけを出力することができる。すなわち、ローパスフィルタは不要である。また電源９１が直流である場合は、オフセットをキャンセルすることができるという効果もある。

図２５は、計測抵抗２２０ａと磁性素子１４０ａに対応した疑似計測抵抗２２０ｚと疑似抵抗２２０ｙを用意し、これらの４つの素子でブリッジを形成する。ここで抵抗２２０ｚは計測抵抗２２０ａと同じ値（Ｒ_２）とし、抵抗２２０ｙは磁性素子１４０ａの抵抗（Ｒ_ｍｒ）と同じにしておく。このように回路を構成した場合、差動アンプ２６の出力は、電源に交流が重畳されていても、負荷９２での消費電力に相当する直流電圧を直接得ることができる。

本発明は、家庭電気製品分野、自動車分野、産業機器分野などの電力計測用の電力計測装置として広く利用することができる。

１、２ 電力計測装置
１０ センサユニット
１２ａ、１２ｂ 接続端子
１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ） 磁性素子
１７ 仮想軸
２１ 検出器電源
２２（２２ａ、２２ｂ） 計測抵抗
２５（２５ａ、２５ｂ） 差動アンプ
２６（２６ａ、２６ｂ） 後処理手段
２７（２７ａ、２７ｂ） 検出手段
２８ 加算手段
２８ｚ アンプ
３０（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ） センサ部
３４ 制御装置
３５ 表示手段
５０ 筐体
５１ ホルダー
５２ フレーム
５３ ストッパ
５６ フレーム
５６ｆ 平面部
５６ｗ 固定壁
５７ フレーム
５７ａ、５７ｂ フレーム片
５７ｍ、５７ｎ バインド
５８ａ、５８ｂ （フレーム片の）傾斜面
５９ａ、５９ｂ 接線
９０ 被計測回路
９１ 電源
９２ 負荷
９３（９３ａ、９３ｂ） 電線（電源ライン）
９３ｃ 導線
９４ シールド
１４０ａ、１４０ｂ 磁性素子
１４１ 基板
１４２ 磁性膜
１４３（１４３ａ、１４３ｂ）、１４４（１４４ａ、１４４ｂ） 素子端子
１４５（１４５ａ、１４５ｂ） バイアス手段
１４８ 導体
１４９ 永久磁石
１４３０ａ、１４３０ｂ、１４４０ａ、１４４０ｂ 素子端子
１４５０ａ、１４５０ｂ バイアス手段
ＥＡ 磁化容易軸
Ｌ 電線の間隔
Ｍ 磁化
Ｈ 外部磁界
Ｈｂｉａｓ バイアス磁界
Ｈｉｎｖ 電線９３ｂが発生する磁界
Ｒ２８ａ、Ｒ２８ｂ 受け抵抗
φ 凸稜の角度

Claims (7)

1. 電源と、負荷と、前記電源および前記負荷の間を接続する一対の電線からなる被計測回
   路で消費される電力を計測する電力計測装置であって、
   前記電源に前記負荷と並列に接続するための一対の接続端子と、
   磁性膜の両端に素子端子を設けた磁性素子と、前記磁性素子に直列に接続された計測抵抗と、前記磁性素子の電圧変化を検出し所定の成分を出力する検出手段とを有し、前記一対の接続端子を介して前記被計測回路に接続されるセンサ部と、
   複数の前記センサ部からなるセンサユニットと、
   すべての前記センサ部の前記検出手段の出力を加算する加算手段と、
   前記センサ部の前記磁性素子を、一方の前記電線が配置される位置基準となる仮想軸か
   ら等距離の位置に、前記仮想軸に対向する向きに固定する固定手段を
   有し、
   前記センサユニットは、２セットの前記センサ部で構成され、
   前記固定手段は、前記一方の電線の中心を前記仮想軸上に配置し、他方の前記電線を前
   記一方の電線と隣接固定した時に、
   前記他方の電線の中心から前記一方の電線の表面に向かう接線を含む一対の傾斜面のそ
   れぞれに前記磁性素子を固定することを特徴とする電力計測装置。
2. 電源と、負荷と、前記電源および前記負荷の間を接続する一対の電線からなる被計測回路で消費される電力を計測する電力計測装置であって、
   前記電源に前記負荷と並列に接続するための一対の接続端子と、
   磁性膜の両端に素子端子を設けた磁性素子と、前記磁性素子に直列に接続された計測抵抗と、前記磁性素子の電圧変化を検出し所定の成分を出力する検出手段とを有し、前記一対の接続端子を介して前記被計測回路に接続されるセンサ部と、
   複数の前記センサ部からなるセンサユニットと、
   すべての前記センサ部の前記検出手段の出力を加算する加算手段と、
   前記センサ部の前記磁性素子を、一方の前記電線が配置される位置基準となる仮想軸か
   ら等距離の位置に、前記仮想軸に対向する向きに固定する固定手段を
   有し、
   前記センサユニットは、２セットの前記センサ部で構成され、
   前記固定手段は、前記２セットのセンサ部を前記仮想軸に対して軸対称の位置に固定し、
   一方の前記センサ部が配置される平面上に、他方の前記電線を配置する平面部が延設されたことを特徴とする電力計測装置。
3. 電源と、負荷と、前記電源および前記負荷の間を接続する一対の電線からなる被計測回路で消費される電力を計測する電力計測装置であって、
   前記電源に前記負荷と並列に接続するための一対の接続端子と、
   磁性膜の両端に素子端子を設けた磁性素子と、前記磁性素子に直列に接続された計測抵抗と、前記磁性素子の電圧変化を検出し所定の成分を出力する検出手段とを有し、前記一対の接続端子を介して前記被計測回路に接続されるセンサ部と、
   複数の前記センサ部からなるセンサユニットと、
   すべての前記センサ部の前記検出手段の出力を加算する加算手段と、
   前記センサ部の前記磁性素子を、一方の前記電線が配置される位置基準となる仮想軸から等距離の位置に、前記仮想軸に対向する向きに固定する固定手段を
   有し、
   前記固定手段は、前記センサ部の前記磁性素子を前記仮想軸に対して軸対称の位置に固定し、
   さらに、前記仮想軸から前記磁性素子までの距離と同じ距離であって、前記磁性素子間の位置に磁性体を固定し、
   前記磁性体は、硬磁性体であることを特徴とする電力計測装置。
4. 前記センサ部は、
   前記磁性素子の前記計測抵抗に接続していない側の前記素子端子を一方の前記接続端子に接続し、
   前記計測抵抗の前記磁性素子に接続していない側の端子を他方の前記接続端子に接続し、
   前記素子端子間を計測端子としたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載された電力計測装置。
5. 前記センサ部は、
   前記磁性素子の前記計測抵抗に接続していない前記素子端子と第２の磁性素子の一方の素子端子を接続し、
   前記第２の磁性素子の他方端を一方の前記接続端子に接続し、
   前記計測抵抗の前記磁性素子に接続していない側の端子を他方の前記接続端子に接続し、さらに前記第２の磁性素子の前記一方の素子端子を接地したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載された電力計測装置。
6. 前記センサ部は、
   前記磁性素子の前記計測抵抗に接続していない側の前記素子端子を一方の前記接続端子に接続し、
   前記計測抵抗の前記磁性素子に接続していない側の端子を他方の前記接続端子に接続し、
   前記一方の接続端子に一方端を接続した疑似抵抗と、前記疑似抵抗の他方端に一方端が接続され、他方端が前記他方の接続端子に接続された疑似計測抵抗とを有し、
   前記磁性素子と前記計測抵抗の接続点と、前記疑似抵抗と前記疑似計測抵抗の接続点を計測端子としたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載された電力計測装置。
7. 前記加算手段の結果を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載された電力計測装置。
   
   

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