JP7181172B2 - 電流検出器 - Google Patents

Description

本発明は、導体を挿通させた状態で検出を行う電流検出器に関する。

従来、被検査導体を挿通させて電流の検出を行う電流センサの先行技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この先行技術は、環状に成形された磁性体コアを本体ケース部材と蓋部材とで両方向から挟み込むようにして収容する。このとき、環状の磁性体コアの内側を被検査導体が挿通される貫通孔とし、この貫通孔をケース部材に設けた第１の壁部材と蓋部材に設けた第２の壁部材とで二重に囲い込むことで、被検査導体と磁性体コアや磁気センサ等との絶縁を確保している。

特開２０１５－４９０６１号公報

先行技術の電流センサは、貫通孔に挿通させた被検査導体がフリーな状態であることから、電流センサ及び被検査導体ともに使用環境で発生する振動や外力の影響を受けやすい。このため、磁性体コアや磁気センサと被検査導体との距離が安定せず、出力特性が不安定になるという問題がある。

そこで本発明は、導体や出力を安定させる技術を提供するものである。

本発明は電流検出器を提供する。本発明の電流検出器は、被検出電流が流れる導体を挿通させた状態で検出（被検出電流に応じた検出信号の出力）を行う。電流検出器は、検出を行う機器として、例えば磁性体コア、検出素子、出力回路等を備えることができる。磁性体コアは、被検出電流が流れることで発生する磁界を収束させる。磁性体コアにはエアギャップを設けることができ、このエアギャップ内に検出素子（ホール素子、フィールドプローブ等）を配置することができる。また、磁性体コアには二次巻線を設けることもできる。検出素子は磁界強度に応じた信号（ホール電圧、フィードバック電流）を生成し、これを出力回路で処理して検出信号として出力する。

本発明の電流検出器は、本体に上記の機器を収容する。また、本体は導体を挿通させる挿通部を有しており、挿通部は導体の周囲を面で区画している。ここでいう「面」は、単なる板状体の端面だけ（挿通方向には板厚分の長さのみ）のようなものを含まず、挿通方向にある程度の長さ（例えば、挿通部の長さに相当する程度）を有する。このような、挿通方向にある程度の長さを有した面で導体の周囲を区画することにより、導体から本体に収容した機器までの絶縁距離が大きく確保されることになる（逆に、挿通方向の長さが極端に短いと、それだけ絶縁距離は短くなる）。

さらに本発明の電流検出器は、挿通部の面から突出して形成された突条体を備える。このような突条体は、挿通部に挿通された導体に接した状態で本体が導体と締結されることにより、本体と導体との相対的な位置関係を保持する。すなわち、本発明の電流検出器では、本体が導体と締結される構造であるため、挿通部内での導体の位置が安定する。さらに、締結状態で導体と接触するのが挿通部の面ではなく突条体である。上記のように、面は導体からの絶縁距離の確保に対して有効に機能するが、導体には直に接しないため、空気層によって導体から本体への熱の伝導（伝達）を効率的に遮断することができる。導体との接触は突条体で行われるため、面接触に比較して導体からの熱を伝わりにくくすることができる。

一方で、挿通部が面で構成されている場合、例えば本体を樹脂により成形する場合は何らかの型（例えば金型）を用いることから、成形後の面には型の抜き勾配が存在するのが一般的である。このため、挿通部に挿通させた導体を面に接触させて保持しようとすると、仮に導体側の接触面を水平と考えたとしても、挿通部側の面に抜き勾配があるため、その分の傾き（角度）が他所に現れることから、どこかで傾き分を吸収しなければならなくなる。

この点、本発明は突条体で導体に接する構造であるため、本体を樹脂成形する場合でも、突条体に関して面のような抜き勾配を設ける必要がない。したがって、導体側の接触面を水平と考えた場合、突条体の接する箇所を導体側の接触面と同じく水平なものとして成形することができる。これにより、本体と導体との締結状態で両者の相対的な位置関係を所望に（例えば水平な面・箇所同士を平行に）保持することができるし、それによって何らかの傾きが他所に生じることもない。

上記の挿通部は、導体を４方向から面で囲う角筒状とすることができる。このような形状は、挿通させる導体（バスバー）が例えば角棒状や平板状である場合に適している。本体と導体との締結には、締結部を用いることができる。締結部は、挿通部から導体の挿通方向に突出するようにして本体に形成されている。締結部の形状は締結に適したものであればどのような形状でもよいが、導体と対向する面を有しており、この面が挿通部の１つの面に連なって挿通方向に延びていることが好ましい。この場合、本体は、挿通部の１つの面の長さ（Ｌ１）に、締結部の面の長さ（Ｌ２）を加えた分の長さ（Ｌ１＋Ｌ２）の面で導体と対向することになる。このとき突条体は、挿通部及び締結部の連なった面から突出して形成されるものとなる。これにより、導体と突条体との接触は、連なる面の長さ（Ｌ１＋Ｌ２）と同程度となり、充分な長さで導体と接することで位置関係の保持を確実に行うことができる。

上記のように突条体は、本体と導体との締結状態で導体に接触し、これらの位置関係を保持するものであるが、挿通部の面からの突出高さ（長さ）に着目すると、この突出高さが大きければ、それだけ面から導体を遠ざけた位置に保持することになる。このことは、本体に収容された機器（磁性体コア、磁気センサ、出力回路、基板等）からの絶縁距離や物理的な距離を突条体の突出高さに応じて広げることができることを意味する。

ここで、本発明の発明者等は、電流検出器において、導体での一次電圧の変化が出力信号の変化に及ぼす影響に着目している。具体的には、被検出電流の急峻な電圧変化は、電流検出器からの出力信号に対するノイズとして大きく影響することが分かっており、これを電流検出器や出力信号のｄＶ／ｄｔ特性と称する。このようなｄＶ／ｄｔ特性は、導体と出力回路との間に存在する浮遊容量を介してノイズが伝わるためであると考えられ、仮に、あるタイミングで導体の電圧（一次電圧）の波形がステップ状（急峻）に変化したとすると、出力回路からの出力信号の波形にも同タイミングで乱れが生じる。

このようなｄＶ／ｄｔ特性は、電圧の変化幅を一定とすると、出力回路を含む機器から導体までの距離が大きいほどノイズの影響を受けにくくなり、逆に距離が小さいほどノイズの影響を大きく受けることが分かっている。

本発明の電流検出器は、導体と接する突条体の突出高さを所望に確保することにより、その突出高さに応じて出力信号のｄＶ／ｄｔ特性を改善することができる。

本発明によれば、導体や出力を安定させることができる。

一実施形態の電流センサ１００の構成を概略的に示す斜視図である。 一実施形態の電流センサ１００の構成を概略的に示す分解斜視図である。 挿通部１０８への一次導体の挿通とその締結を示した図である。 電流センサ１００を斜め下方向から示した斜視図である。 リブ１１２による一次導体ＢＵの位置の保持を示した図である。 ケース体１０２の縦断面図である。 角筒部１０２ｂの長さを短縮した電流センサ１００の別形態例を示す斜視図である。 リブ１１２の突出高さＤＲに応じて一次導体ＢＵが電流センサ１００の内部構成から離隔されることを示した図である。 電流センサ１００のｄＶ／ｄｔ特性を観測した結果を示す図である。 電流センサ１００のｄＶ／ｄｔ特性を観測した結果を示す図である。 リブ１１２の突出高さＤＲと出力波形に現れる誤動作量Ｖｐ－ｐとの関係を示す図である。 図９の配置から一次導体ＢＵと電流センサ１００との位置関係を変えて行ったｄＶ／ｄｔ特性の評価モデルを示す図である。 図１２の評価モデルにおける電流センサ１００のｄＶ／ｄｔ特性を観測した結果を示す図である。 図１２の評価モデルにおける電流センサ１００のｄＶ／ｄｔ特性を観測した結果を示す図である。 距離ＤＳと出力波形に現れる誤動作量Ｖｐ－ｐとの関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の実施形態では、電流検出器の一例としてホールＩＣタイプの電流センサを挙げているが、本発明はこれに限られるものではなく、磁気平衡式のクローズドループタイプの電流センサであってもよいし、フラックスゲートタイプ電流センサであってもよい。

図１は、一実施形態の電流センサ１００の構成を概略的に示す斜視図である。また、図２は、一実施形態の電流センサ１００の構成を概略的に示す分解斜視図である。

図１及び図２に示されているように、電流センサ１００は、ケース体１０２を備えており、このケース体１０２は、内部に電流センサ１００の各種構成部品を収容している。構成部品としては、磁性体コア１０４、回路基板１０６、ホール素子１１０等がある。なお、図１、図２には主要な構成要素のみを図示しており、その他の構成要素は適宜省略している。

〔本体（ケース体）〕
電流センサ１００は、例えば図１に示される組み立て状態で使用される。電流センサ１００は、ケース体１０２を本体（ボディ、あるいは筐体）とした構成であり、その外殻として周壁部１０２ａ及び底壁部１０２ｇを有している。これら周壁部１０２ａ及び底壁部１０２ｇは、図１及び図２の立姿勢でみて電流センサ１００本体の上面、両側面及び底面の各外面を構成する。

ケース体１０２の内側には、周壁部１０２ａ及び底壁部１０２ｇに囲まれた部位に環状をなす収容部１０２ｄが形成されている。すなわち、上記の磁性体コア１０４や回路基板１０６、ホール素子１１０等の各種構成要素は、この収容部１０２ｄ内に収容されており、図１及び図２の立姿勢において、水平方向でみた収容部１０２ｄの一端は開口（開放）している。ケース体１０２は、収容部１０２ｄの開口とは反対側に奥壁部１０２ｅを有しており、水平方向でみた収容部１０２ｄの他端は奥壁部１０２ｅで閉塞されている。

〔挿通部〕
また、ケース体１０２には挿通部１０８が形成されており、挿通部１０８は、図１及び図２の立姿勢でみてケース体１０２（あるいは電流センサ１００全体）の中央を水平方向に貫通して延びている。すなわち、ケース体１０２は周壁部１０２ａ及び底壁部１０２ｇの内側に角筒部１０２ｂを有しており、この角筒部１０２ｂは、挿通部１０８を４方向から面で取り囲むようにして角筒状に形成されている。角筒部１０２ｂの一端は、収容部１０２ｄの一端開口から水平方向に突出して延びているが、他端は奥壁部１０２ｅの外面と同一面に位置している（図１中（Ｂ））。

〔締結部〕
また、ケース体１０２には締結部１０２ｆが形成されており、締結部１０２ｆは、図１及び図２の立姿勢でみて奥壁部１０２ｅの外面から水平方向に突出している。この締結部１０２ｆは、挿通部１０８に挿通させた一次導体（図１及び図２には示していない）に対し、ケース体１０２（あるいは電流センサ１００全体）を締結するために用いられる。なお、締結部１０２ｆや一次導体の締結についてはさらに後述する。

その他、ケース体１０２には、一対のブラケット１０２ｃが形成されている。ブラケット１０２ｃは、図１の立姿勢でみた両側の周壁部１０２ａと底壁部１０２ｇとの隅角部に位置し、周壁部１０２ａと底壁部１０２ｇとに跨がるようにして両側方に張り出している。一対のブラケット１０２ｃは、電流センサ１００を例えば図１の立姿勢（使用状態）に設置するために用いられ、電流センサ１００は、ブラケット１０２ｃの貫通孔（符号なし）を通じて図示しない他の機器（例えば発電機、発電所設備等）にねじ留めによる締結が可能となっている。

〔磁性体コア〕
磁性体コア１０４は、一例として横向きのＵ字形状をなす一対のコア部材１０４ａ，１０４ｂから構成されている。一対のコア部材１０４ａ，１０４ｂは、それぞれの先端面（２つ）を互いに向き合わせた状態で組み合わされ、先端面間の２箇所にエアギャップ１０４ｃを形成する。磁性体コア１０４は、挿通部１０８にバスバー等の一次導体を挿通させることで、被検出電流により発生する磁界を収束させる。あるいは、一次導体への被検出電流の導通により、磁性体コア１０４に磁界が発生（収束）する。

〔検出素子〕
２つのホール素子１１０は、電流センサ１００の組み立て状態で磁性体コア１０４の２箇所のエアギャップ１０４ｃ内にそれぞれ配置されている。ホール素子１１０は、その感磁面を各コア部材１０４ａ，１０４ｂの端面（磁気回路断面）に対向させることで、磁性体コア１０４に発生（収束）する磁界の強度に応じた電圧信号（磁気検出信号）を出力する。

〔回路基板〕
回路基板１０６は、収容部１０２ｄの形状に合わせて横向きＵ字形状をなしている。回路基板１０６には、上記のホール素子１１０が実装されている他、図示しない各種の電子部品やＩＣチップ等が実装されることで、出力回路（電流検出回路）が形成されている。出力回路は、例えばホール素子１１０から出力される電圧信号を増幅し、また、各種の電気的処理を行って電流検出信号を出力する。回路基板１０６には外部コネクタ１０６ａが実装されており、外部コネクタ１０６ａは、電流センサ１００の組み立て状態においてケース体１０２から突出（露出）している。電流センサ１００は、外部コネクタ１０６ａを通じて出力回路への電源供給を行ったり、出力回路から電流検出信号を出力したりすることができる。

〔導体の挿通及び締結〕
図３は、挿通部１０８への一次導体ＢＵの挿通とその締結を示した図である。図３中（Ａ）が図１及び図２の立姿勢でみた電流センサ１００の平面図に相当し、図３中（Ｂ）がその垂直断面図に相当する。

上記のように、電流センサ１００は挿通部１０８に一次導体ＢＵを挿通させた状態で一次電流（被検出電流）の検出を行う。本実施形態の電流センサ１００は、例えば角棒状（長尺厚板状）の一次導体ＢＵに好適した構造である。すなわち、角棒状をなす一次導体ＢＵは、その断面が矩形状をなしており、上面、両側面及び下面がいずれも平面である。このような一次導体ＢＵは、その使用環境において水平方向に延びて配置されているとすると、本実施形態の電流センサ１００は、一次導体ＢＵを挿通部１０８内に水平方向に挿通させた状態で使用することができる。

すなわち、角筒部１０２ｂで囲まれた挿通部１０８は、角棒状をなす一次導体ＢＵの挿通に好適しており、一次導体ＢＵの挿通状態では、角筒部１０２ｂの１つの面（内面）が一次導体ＢＵの上面に対向する。また、一次導体ＢＵの両側面及び底面は、それぞれ角筒部１０２ｂの両側内面及び底面に対向する。なお、挿通部１０８は、挿通させる一次導体ＢＵの幅寸法よりも広い内幅寸法を有するとともに、一次導体ＢＵの厚みよりも大きい高さを有している。

〔締結部の詳細〕
締結部１０２ｆは、上記のように挿通部１０８から一次導体ＢＵの挿通方向に突出して形成されており、例えば、ちょうど建物の壁面から張り出したバルコニーのような構造を有している。すなわち、締結部１０２ｆは、ケース体１０２（奥壁部１０２ｅ）の外面から張り出した底板部（符号なし）を有するとともに、この底板部の周囲から立ち上がった側板部（符号なし）を有する構造である。なお、側板部はケース体１０２（奥壁部１０２ｅ）の外面に連結されることで、締結部１０２ｆの曲げ剛性を高めている。

〔一次導体との締結〕
締結部１０２ｆには、上記の底板部に合計３つの貫通孔１０２ｈ，１０２ｋが形成されており、このうち１つの貫通孔１０２ｈが丸孔で、他の２つの貫通孔１０２ｋが長孔である。この例では、例えば１つの貫通孔１０２ｈに上方からねじＢＴを挿通することで、一次導体ＢＵに対してケース体１０２（あるいは電流センサ１００全体）が締結可能となっている。なお、一次導体ＢＵの対応する位置には、予めねじ穴が形成されている。

ここで、図３中（Ｂ）に示されているように、角筒部１０２ｂの下側内面及び締結部１０２ｆの下面には、これらの面から突出してリブ１１２が形成されている。そして、締結状態では角筒部１０２ｂの下側内面や締結部１０２ｆの下面が一次導体ＢＵ（上面）と直に接しているのではなく、ケース体１０２はリブ１１２によって一次導体ＢＵと接するものとなっている。例えば、ケース体１０２（電流センサ１００全体）が水平な設置面ＳＦ上に垂直な立姿勢で固定されているとすると、このようなリブ１１２は、ケース体１０２（締結部１０２ｆ）との締結状態で一次導体ＢＵを水平に保持することで、挿通方向の前後で設置面ＳＦから一次導体ＢＵの上面までの高さＨ１，Ｈ２を同一に保持することに寄与している。以下、リブ１１２についてさらに説明する。

〔突条体〕
図４は、電流センサ１００を斜め下方向から示した斜視図である。このうち図４中（Ａ）が奥壁部１０２ｅ側から示した図であり、図４中（Ｂ）がその反対側から示した図である。

図４中（Ａ），（Ｂ）に示されているように、リブ１１２は、挿通部１０８の幅方向に間隔を空けて複数本（ここでは６本）に形成されている。各リブ１１２は、上記のように角筒部１０２ｂの下側内面及び締結部１０２ｆの下面から突出するとともに、挿通方向に直線状（筋状）に延びている。リブ１１２の一端を収容部１０２ｄの開口端側（図４中（Ｂ））とし、他端を締結部１０２ｆがある側（図４中（Ａ））とすると、リブ１１２の一端と他端とでは、一端の突出高さがより低く、他端の突出高さがより高い。また、リブ１１２のいくつか（２本）は、他よりも短い。つまり各リブ１１２は、側面視で細長い台形状をなしていることになる。なお、他より短い２本のリブ１１２は、他端が貫通孔１０２ｋの縁までしか形成されていないためであり、これは、リブ１１２を含むケース体１０２の樹脂成形（金型製作）上の都合による。

〔リブによる位置の保持〕
図５は、リブ１１２による一次導体ＢＵの位置の保持を示した図である。このうち図５中（Ａ）が側面図であり、図５中（Ｂ）が締結部１０２ｆ近傍の拡大図である。

図５中（Ａ）：リブ１１２は、上記のように水平な設置面ＳＦ上に電流センサ１００が垂直な立姿勢で設置されているとした場合、その垂直な電流センサ１００に対して水平となる位置（角度）に一次導体ＢＵを保持する。このような保持は、締結部１０２ｆにおいて一次導体ＢＵを締結した状態で、一次導体ＢＵの上面に対してリブ１１２が全体的に接することで実現されている。

図５中（Ｂ）：拡大図により、リブ１１２がより容易に理解される。リブ１１２は、ケース体１０２（電流センサ１００）全体からみると僅かな突出高さＤであるが、角筒部１０２ｂの下側内面及び締結部１０２ｆの下面から一次導体ＢＵを離隔させた位置で確実に保持し、かつ、一次導体ＢＵを水平位置に保持している。また、一次導体ＢＵが角筒部１０２ｂの下側内面及び締結部１０２ｆの下面に面接触することを防止し、リブ１１２の下面のみでほぼ線接触させている。これにより、角筒部１０２ｂの下側内面及び締結部１０２ｆの下面と一次導体ＢＵの上面との間に空気層（断熱空気層）が形成されるため、一次導体ＢＵで発生した熱を電流センサ１００内部に伝わりにくくすることができる。

〔抜き勾配〕
図６は、ケース体１０２の縦断面図である。ここではケース体１０２を単独で示している。

上記のように、ケース体１０２の完成状態では、樹脂成形上の都合から角筒部１０２ｂに抜き勾配が存在（残存）することになる。これは、挿通部１０８に予め規定された中心軸線ＣＬに対し、角筒部１０２ｂの内面が上下で角度θ分の傾斜を持って成形されることを意味する。したがって、角筒部１０２ｂの内面に連なる及び締結部１０２ｆの下面もまた、同じく中心軸線ＣＬに対して角度θ／２分だけ傾斜することになる。

仮に、このような傾斜した角筒部１０２ｂの下側内面及び締結部１０２ｆの下面を基準として一次導体ＢＵの位置を保持しようとすると、必然的に抜き勾配の分だけ一次導体ＢＵも傾斜することになり、水平な設置面ＳＦに対して整合しなくなる。あるいは、一次導体ＢＵの剛性に負けてケース体１０２（電流センサ１００全体）が締結によって歪むこともあり得ることから、いずれにしても好ましい位置での保持とはいえない。

本実施形態では、角筒部１０２ｂの下側内面及び締結部１０２ｆの下面から突出するリブ１１２をケース体１０２に形成し、かつ、このリブ１１２に接した状態で一次導体ＢＵを締結すると、一次導体ＢＵが水平位置に保持される構成としている。これにより、水平な設置面ＳＦに垂直な立姿勢で電流センサ１００を設置した場合、電流センサ１００との位置関係を所望に維持することができるし、一次導体ＢＵの位置（姿勢、角度）を設置面ＳＦに対して整合させることができる。

〔別形態〕
図７は、角筒部１０２ｂの長さを短縮した電流センサ１００の別形態例を示す斜視図である。この別形態例は、一次導体ＢＵの挿通方向でみた角筒部１０２ｂの長さが短縮されている他は前記実施形態と同じであり、同様の効果を達成することができる。リブ１１２は側面視で台形状をなしていることから、角筒部１０２ｂ（挿通部１０８）の長さが短縮されている分、リブ１１２の一端における突出高さ（台形の辺に相当）が前記実施形態より高いものとして図７にも示されている。

〔リブによる特性改善〕
図８は、リブ１１２の突出高さＤＲに応じて一次導体ＢＵが電流センサ１００の内部構成から離隔されることを示した図である。ここでは電流センサ１００の内部構成（磁性体コア１０４、回路基板１０６等）が封止樹脂によって封止されているものとする。

〔容量結合〕
ケース体１０２（電流センサ１００）と一次導体ＢＵとが締結された状態では、必然的に一次導体ＢＵと電流センサ１００の内部構成との物理的な距離が近くなる。このとき、一次導体ＢＵと電流センサ１００の内部構成が寄生容量（浮遊容量）ＣＰによって容量結合され得ることになる。このような容量結合は、一次導体ＢＵで生じた急峻な電圧変動（ｄＶ／ｄｔ）のノイズが内部構成の出力回路等に侵入し、出力信号に悪影響を及ぼすことになる。

〔熱抵抗〕
また、電流センサ１００の使用時に、一次導体ＢＵには大電流（例えば数百～数千Ａ）が通電されるため、一次導体ＢＵ自身の発熱量は大きい。このとき、一次導体ＢＵと電流センサ１００との間には物理的な接触や媒介物（空気）による熱抵抗ＨＲが存在する。このため、一次導体ＢＵから電流センサ１００に熱が伝わり、磁性体コア１０４やホール素子１１０、出力回路等の温度が上昇して出力信号に変動が生じることになる。

本発明の発明者等は、上記のｄＶ／ｄｔノイズの影響や熱の伝達による出力信号への影響について検証を行い、一次導体ＢＵと接触するリブ１１２の突出高さ、本数、挿通方向の長さがいずれも小さい（突出高さ低、本数少、長さ短）場合に悪影響が抑えられることを確認した。以下、検証結果を挙げて説明する。

〔ｄＶ／ｄｔ特性の検証〕
図９及び図１０は、電流センサ１００のｄＶ／ｄｔ特性を観測した結果を示す図である。ここで、「ｄＶ／ｄｔ特性」は、一次導体ＢＵで生じた電圧変動（ｄＶ／ｄｔ）によって電流センサ１００の出力信号（波形）がどの程度の影響を受けるかを計る指標であり、電圧変動から受ける出力信号への影響が低いほど、良好なｄＶ／ｄｔ特性を示していると考えられる。

〔リブ突出高さ０〕
先ず図９は、リブ１１２の突出高さＤＲが０、つまり一次導体ＢＵをリブ１１２に接触させず、角筒部１０２ｂの下側内面及び締結部１０２ｆの下面に一次導体ＢＵを接触させたとした場合のｄＶ／ｄｔ特性を観測した結果を示す。

図９中（Ａ）：ｄＶ／ｄｔ特性の観測のため、ある時刻ｔ１でステップ状に電圧低下する波形を一次導体ＢＵに印加し、時刻ｔ２でステップ状に電圧上昇する波形を一次導体ＢＵに印加した。
図９中（Ｂ）：印加波形に対する出力波形の観測結果である。印加波形がステップ状に高下した時刻ｔ１及び時刻ｔ２において、それぞれ極端な出力波形の変化（誤動作）が見られた。これらの出力波形の最大の誤動作量Ｖｐ－ｐ１は、例えば３５０ｍＶ程度であった。

〔リブ突出高さ大〕
次に図１０は、リブ１１２の突出高さＤＲを大（例えば４．５ｍｍ）とし、一次導体ＢＵをリブ１１２に接触させることで、角筒部１０２ｂの下側内面及び締結部１０２ｆの下面から一次導体ＢＵまでの距離を離隔させた場合のｄＶ／ｄｔ特性を示す。

図１０中（Ａ）：先と同様に、時刻ｔ１でステップ状に電圧低下する波形を一次導体ＢＵに印加し、時刻ｔ２でステップ状に電圧上昇する波形を一次導体ＢＵに印加した。
図１０中（Ｂ）：印加波形がステップ状に高下した時刻ｔ１及び時刻ｔ２において、それぞれ微小な出力波形の変化（誤動作）が見られた。これらの出力波形の最大の誤動作量Ｖｐ－ｐ２は、例えば３００ｍＶ程度であった。

〔距離と誤動作量との関係〕
図１１は、角筒部１０２ｂの下側内面及び締結部１０２ｆの下面から一次導体ＢＵ上面までの距離（リブ１１２の突出高さＤＲ）と出力波形に現れる誤動作量Ｖｐ－ｐとの関係を示す図である。なお、波形の観測結果についての図示は省略しているが、本発明の発明者等は、この他に突出高さＤＲを小（例えば１．５ｍｍ）、中（例えば３．０ｍｍ）とした場合の出力波形の観測も行い、これらを図１１の関係図にまとめている（Ｖｐ－ｐは、Ｖｐ－ｐ１，Ｖｐ－ｐ２等の観測結果を含む総称）。

以上の観測結果から以下のことが明らかである。
すなわち、一次導体ＢＵをリブ１１２に接触させて角筒部１０２ｂの下側内面及び締結部１０２ｆの下面からの距離を離隔させた場合、リブ１１２に接触させない場合よりもｄＶ／ｄｔ特性が大きく改善されている。そして、リブ１１２の突出高さＤＲを大きくすると、それに応じてｄＶ／ｄｔ特性は向上することが分かる。これは、距離を離すことによって一次導体ＢＵと電流センサ１００の各種構成要素との間の容量結合が低減されたことによる顕著な効果を意味するものである。

〔熱の影響〕
また、本発明の発明者等は、リブ１１２の突出高さＤＲ、接触本数、リブ１１２の幅、長さについての検証結果を以下にまとめている。

すなわち、本実施形態では、締結状態においてリブ１１２を一次導体ＢＵと接触させることで、一次導体ＢＵと内部回路構成との距離を大きくできる他、ケース体１０２樹脂と一次導体ＢＵとの接触面積を縮小し、熱抵抗ＨＲを低くすることができる。このとき、リブ１１２の突出高さＤＲをより大きく、接触本数をより少なく、リブ１１２の幅をより細く、長さをより短くするほど、熱抵抗ＨＲが低下し、熱影響を低減させることができる。

〔参考値〕
上記のｄＶ／ｄｔ特性の改善効果、及び熱影響の低減効果については、例えば以下の表に示す数値が参考となる。

〔他の検証結果〕
図１２は、図９の配置から一次導体ＢＵと電流センサ１００との位置関係を変えて行ったｄＶ／ｄｔ特性の評価モデルを示す図である。この位置関係ではリブ１１２が関係しないため、ここでは距離ＤＳで評価する。なお、図１２のように電流センサ１００を横向きにした配置で検証を行うのは、回路基板１０６が図１、図２に示すようにコ字形（横向き）に配置されているため、回路基板１０６の中央部分と一次導体ＢＵとの距離ＤＳとの関係についても評価を行うためである。

〔ｄＶ／ｄｔ特性の検証〕
図１３及び図１４は、図１２の評価モデルにおける電流センサ１００のｄＶ／ｄｔ特性を観測した結果を示す図である。

〔距離ＤＳ＝０〕
先ず図１３は、距離ＤＳが０、つまり一次導体ＢＵを角筒部１０２ｂの内面に接触させた場合のｄＶ／ｄｔ特性を観測した結果を示す。

図１３中（Ａ）：ｄＶ／ｄｔ特性の観測のため、ある時刻ｔ１でステップ状に電圧低下する波形を一次導体ＢＵに印加し、時刻ｔ２でステップ状に電圧上昇する波形を一次導体ＢＵに印加した。
図１３中（Ｂ）：印加波形に対する出力波形の観測結果である。印加波形がステップ状に高下した時刻ｔ１及び時刻ｔ２において、それぞれ極端な出力波形の変化（誤動作）が見られた。これらの出力波形の最大の誤動作量Ｖｐ－ｐ３は、例えば５１２ｍＶ程度であった。

〔距離ＤＳ＝大〕
次に図１４は、距離ＤＳを大（例えば４．５ｍｍ）とし、一次導体ＢＵを角筒部１０２ｂの内面から大きく離隔させた場合のｄＶ／ｄｔ特性を示す。

図１４中（Ａ）：先と同様に、時刻ｔ１でステップ状に電圧低下する波形を一次導体ＢＵに印加し、時刻ｔ２でステップ状に電圧上昇する波形を一次導体ＢＵに印加した。
図１０中（Ｂ）：印加波形がステップ状に高下した時刻ｔ１及び時刻ｔ２において、それぞれ微小な出力波形の変化（誤動作）が見られた。これらの出力波形の最大の誤動作量Ｖｐ－ｐ４は、例えば２２８ｍＶ程度であった。

〔距離と誤動作量との関係〕
図１５は、距離ＤＳと出力波形に現れる誤動作量Ｖｐ－ｐとの関係を示す図である。ここでも波形の観測結果についての図示は省略しているが、本発明の発明者等は、この他に距離ＤＳを小（例えば１．５ｍｍ）、中（例えば３．０ｍｍ）とした場合の出力波形の観測も行い、これらを図１５の関係図にまとめている（Ｖｐ－ｐは、Ｖｐ－ｐ３，Ｖｐ－ｐ４等の観測結果を含む総称）。

以上の観測結果から以下のことが明らかである。
すなわち、距離ＤＳを大きく確保した場合、距離ＤＳが０である場合よりもｄＶ／ｄｔ特性が大きく改善されている。そして、距離ＤＳを大きくすると、それに応じてｄＶ／ｄｔ特性は向上することが分かる。これは、先と同様に距離を離すことによって一次導体ＢＵと電流センサ１００の各種構成要素との間の容量結合が低減されたことによる顕著な効果を意味するものである。したがって、例えば水平な一次導体ＢＵに対し、電流センサ１００を図１２のように横向きに配置して使用する場合、締結部１０２ｆ及びリブ１１２が一次導体ＢＵの上面に対向する配置となるようにケース体１０２を成形することにより、一次導体ＢＵの安定化やｄＶ／ｄｔ特性の改善、熱影響の低減を図ることができる。

以上のように本実施形態の電流センサ１００によれば、大きく以下の利点が得られる。
（１）ケース体１０２を締結部１０２ｆで一次導体ＢＵと締結することにより、使用状態において一次導体ＢＵを安定させることができる。
（２）ケース体１０２の角筒部１０２ｂ等に抜き勾配が設けられている場合でも、リブ１１２との接触によってケース体１０２（電流センサ１００全体）と一次導体ＢＵとの相対的な位置関係を一定に（水平な状態）保持することができる。
（３）リブ１１２で一次導体ＢＵと接触することにより、一次導体ＢＵと内部回路等との容量結合や熱抵抗を低減し、ｄＶ／ｄｔ特性の改善及び熱影響の低減を図ることができる。

本発明は、上述した一実施形態に制約されることなく、種々に変形して実施することができる。
挿通部１０８の形状は角筒状に限らず、円筒状であってもよい。この場合、リブ１１２は円筒状をなす挿通部１０８の内面から突出して形成されるものとする。また、一次導体ＢＵは丸棒状であってもよいし、角棒状であってもよい。いずれにしても、一次導体ＢＵの外形に合わせてリブ１１２を形成すればよい。

一実施形態で挙げたリブ１１２の突出高さや本数、長さ、幅（太さ）等はいずれも一例であり、適宜に変更してよい。

その他、実施形態等において図示とともに挙げた構造はあくまで好ましい一例であり、基本的な構造に各種の要素を付加し、あるいは一部を置換しても本発明を好適に実施可能であることはいうまでもない。

１００ 電流センサ
１０２ ケース体
１０４ 磁性体コア
１０６ 回路基板
１０８ 挿通部
１１０ ホール素子
１１２ リブ

Claims (3)

1. 被検出電流が流れる導体を挿通させた状態で検出を行う電流検出器において、
   前記検出を行う機器を収容するとともに、挿通させる導体の周囲を挿通方向に延びる面で区画する挿通部を有した本体と、
   前記挿通部の面から突出して形成され、前記導体に接した状態で前記本体が前記導体と締結されることにより、前記本体と前記導体との相対的な位置関係を保持する突条体と
   を備え、
   前記挿通部は、
   前記導体の挿通方向に延びて前記導体を４方向から面で囲う角筒状をなしており、
   前記本体は、
   前記挿通部から前記導体の挿通方向に突出して形成され、前記挿通部の１つの面に連なって延びる面を有し、この面を前記導体に対向させた状態で前記本体と前記導体との締結を可能とする締結部を有しており、
   前記突条体は、
   前記導体と対向する前記挿通部及び前記締結部の連なった面から突出して形成されていることを特徴とする電流検出器。
2. 請求項１に記載の電流検出器において、
   前記突条体は、
   前記導体の外面が挿通方向に延びる平面を有する場合、前記導体に接した状態で、前記挿通部に予め規定された軸線に対して前記導体の平面を平行に保持することを特徴とする電流検出器。
3. 請求項２に記載の電流検出器において、
   前記導体の平面に対向する前記挿通部の面が前記導体の平面との間に角度をなしていることを特徴とする電流検出器。

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