JPH10185962A

JPH10185962A - 電流検出装置

Info

Publication number: JPH10185962A
Application number: JP9267491A
Authority: JP
Inventors: Mare Tadama; 希田玉
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-10-31
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 1998-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】被測定線路を切断することなくその線路に流
れている高周波電流を検出することのできる電流検出装
置において、被測定線路にほとんど影響を与えることな
く広帯域に亘って一定の電流変換係数を保ち、かつ不要
な成分や妨害電波、雑音等が電流検出出力に混入するの
を防止する。【解決手段】電流検出装置１は、２つのコア片（磁性
体片）２ａ，２ｂを密着させて形成される環状のコア２
と、この環状のコア２に巻き回された電流検出用のコイ
ル３と、このコイル３の両端Ａ，Ｂに接続された負荷抵
抗４と、コモンモードチョークフィルタ５ａを備えた同
軸ケーブルで構成した出力線路５とからなる。負荷抵抗
４の両端に発生した検出電流に応じた電圧をコモンモー
ドチョークフィルタ５ａを通して出力線路５から取り出
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、被測定線路を切
断することなくその線路に流れている高周波電流を数１
００ｋＨｚから１ＧＨｚ付近まで広帯域に亘って１つの
検出器で検出することのできる電流検出装置に係り、詳
しくは、検出した電流に係る出力に不要な成分や雑音等
が混入するのを防止するようにした電流検出装置、並び
に、ノーマルモード電流の検出とコモンモード電流の検
出を切り換えられるようにした電流検出装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】被測定線路を切断することなくその線路
に流れている電流を検出することのできる電流検出装置
いわゆるクランプ電流計は、特開昭６３−１６８５７２
号公報、特開平４−２２０５６６号公報、特公平７−３
８０００号公報、特公平８−３５０２号公報等で知られ
ている。

【０００３】従来の電流検出装置は、環状を成しその環
状の一部が開閉自在に構成されたクランプコア（磁性
体）と、クランプコア（磁性体）に設けられた検出用コ
イルと、電流の測定部と、測定結果の表示部とを備えて
いる。

【０００４】実開平２−４５４６７号公報には、リング
状に形成されクランプ可能に分割されるコアと、このコ
アに巻回するコイルとによって構成される変流器と相隣
接して２つ設け、これら２つの変流器を同時に用いて線
路に流れる微少電流を測定するようにした微少電流検出
装置が記載されている。

【０００５】また、実開平２−４５４６７号公報には、
相隣接した設けられる２つの変流器の種々の特性を略等
しくし、一方の変流器に測定する電流によって変流器コ
ア内に発生する磁束により誘起される電流の方向が正に
なるように、他方の変流器に測定する電流によって変流
器コア内に発生する磁束により誘起される電流の方向が
負になるように測定する線路を配置し、それぞれの変流
器の出力の差を求めることによって、測定する線路内に
流れる電流を測定するようにした微少電流検出装置が記
載されている。

【０００６】さらに、実開平２−４５４６７号公報に
は、相隣接して設けられる２つの変流器の種々の特性を
略等しくし、一方の変流器に測定する電流の流れている
線路をクランプして線路に流れる電流を測定し、他方の
変流器は外部磁界によって外部に発生している電流を測
定して、一方の変流器によって測定された電流値と他方
の変流器によって測定された電流値との差分によって測
定する線路内に流れる電流を測定するようにした微少電
流測定装置が記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ＥＭＩ／ＥＭＳ（Ｅｌ
ｅｃｔｒｏ−ＭａｇｎｅｔｉｃＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎ
ｃｅ／Ｅｌｅｃｔｒｏ−ＭａｇｎｅｔｉｃＳｕｓｃｅ
ｐｔｉｂｉｌｉｔｙ）の検討（例えば、電子装置から妨
害波が発生しないようにする検討や他の装置から発せら
れた妨害波により自分の装置が誤動作しないようする検
討）では、いわゆるクランプ電流計を用いることで、電
子機器内外の端子やプリント基板等に接続されている各
種配線（ワイヤー，ハーネス，Ｉ／Ｏ（入出力）ケーブ
ル，電源ライン等）を切断することなく、各種配線の電
流を測定することができ便利である。

【０００８】ところが、ＥＭＩ／ＥＭＳの検討では、単
に電流値を測定するだけでなく、電流の波形や電流の周
波数成分、特にデジタル波は直流から極めて高いＧＨｚ
帯まで高周波成分を含んでおり、これを１つの検出器で
観測したい場合が多い。また、これらの妨害電流がコモ
ンモードであるかノーマルモードであるか等を確認した
い場合が多い。そのため、いわゆるクランプ電流計の電
流検出出力を測定用ケーブルを介してオシロスコープや
スペクトラムアナライザ等の測定装置へ導いて、波形観
測や周波数スペクトルの解析を行いたいが、１つの検出
器で数１００ｋＨｚから１ＧＨｚ付近までの広帯域に亘
って電流変換係数が一定で、かつ不要な成分や雑音など
が混入せず、正確に測定できる小型で簡便な電流検出装
置がない。

【０００９】また、単一の変流器を備えたクランプ電流
計を用いて、ノーマルモード電流を測定しようとする
と、２本の往復線路の中の一方の線路にのみクランプ電
流計を付けることになるので、高周波的にバンラスが崩
れ、本来の電流を測定できないことがある。さらに、ノ
ーマルモード電流とコモンモード電流の両成分を測定し
ようとすると、測定回数が増大したり、測定値から両成
分を計算で求める等の手間がかかる。

【００１０】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、高周波線路常数に余り影響を与えるこ
となく、広帯域に亘って電流変換係数が一定でしかも不
要成分や妨害波等の雑音の影響を受けることなく、電流
検出出力を取り出せるようにした電流検出装置を提供す
ることを第１の目的とする。

【００１１】第２の目的は、ノーマルモード電流とコモ
ンモード電流の測定の切り換えを容易に行えるようにし
た電流検出装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明に係る電流検出装置は、リング状に形成さ
れクランプ可能に分割される磁路と、前記磁路に巻き回
された電流検出用コイルと、前記電流検出用のコイルの
両端に接続された負荷抵抗と、前記負荷抵抗に発生した
電圧を取り出すシールドされた出力線路とを備え、上記
出力線路のシールド用導体により上記電流検出用コイル
の一部を構成したことを特徴とする。

【００１３】また、この発明に係る電流検出装置は、リ
ング状に形成されクランプ可能に分割される磁路と、磁
路に巻き回された電流検出用のコイルと、電流検出用の
コイルの両端に接続された負荷抵抗と、コモンモードチ
ョークフィルタを備えた出力線路とを備え、負荷抵抗に
発生した電圧を、コモンモードチョークフィルタを備え
た出力線路を介して取り出すことを特徴とする。

【００１４】さらに、この発明に係る電流検出装置は、
リング状に形成されクランプ可能に分割される磁路と磁
路に巻き回された電流検出用のコイルとからなる変流器
を相隣接して２組設けると共に、一方の電流検出用のコ
イルの一端側と他方の電流検出用のコイルの他端側とを
接続すると共に一方の電流検出用のコイルの他端側と他
方の電流検出用のコイルの一端側との間に負荷抵抗を接
続するコモンモード電流測定用の接続状態と、一方の電
流検出用のコイルの他端側と他方の電流検出用のコイル
の他端側とを接続すると共に一方の電流検出用のコイル
の一端側と他方の電流検出用のコイルの一端側との間に
負荷抵抗を接続するノーマルモード電流測定用の接続状
態とを切り換える測定モード切替え用のスイッチを備え
ると共に、負荷抵抗の両端に発生した電圧をコモンモー
ドチョークフィルタを備えた出力線路を介して取り出す
ことを特徴とする。

【００１５】この発明に係る電流検出装置は、検出感度
の許す限り負荷抵抗を低くし広帯域に亘って電流変換係
数を一定になるようにし、この負荷抵抗端に発生した測
定電流に応じた電圧をシールドされた出力線路を介して
取り出し、前期出力線路のシールド用導体を電流検出用
コイルの一部としたので、電流検出出力（測定電流に応
じた電圧）を広帯域に亘って不要成分や妨害波等の雑音
の影響を受けることなく取り出すことができる。

【００１６】また、この発明に係る電流検出装置は、検
出感度の許す限り負荷抵抗を低くし広帯域に亘って電流
変換係数を一定になるようにし、この負荷抵抗端に発生
した測定電流に応じた電圧をコモンモードチョークフィ
ルタを介して取り出す構成としたので、電流検出出力
（測定電流に応じた電圧）を広帯域に亘って不要成分や
妨害波等の雑音の影響を受けることなく取り出すことが
できる。

【００１７】さらに、この発明に係る電流検出装置は、
測定モード切替え用のスイッチを備えたので、コモンモ
ード電流測定用の接続状態とノーマルモード電流測定用
の接続状態とを容易に切り換えることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて添付図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係
る電流検出装置の基本構成図である。この発明に係る電
流検出装置１は、２つのコア片（磁性体片）２ａ，２ｂ
を密着させて形成される環状のコア２と、この環状のコ
ア２に巻き回された電流検出用のコイル３と、このコイ
ル３の両端Ａ，Ｂに接続された負荷抵抗４と、コモンモ
ードチョークフィルタ５ａを備えた出力線路５とからな
る。

【００１９】出力線路５は、負荷抵抗４の両端に発生し
た測定電流に対応した電圧を、オシロスコープやスペク
トラムアナライザ等の測定装置（図示しない）へ導くた
めのものである。図１では、出力線路５の先端側に測定
装置へ接続するためのコネクタ（接栓）５ｂを設けた構
造を示している。

【００２０】環状のコア２は、開閉できる構造としてい
る。電流の測定は、環状のコア２内に被測定線路Ｌを貫
通させて、負荷抵抗４に発生した電圧を図示しない測定
器で測定することでなされる。

【００２１】図２は、図３に示す回路構成で図１に示し
た電流検出装置の電流変換係数の周波数特性を測定した
結果を示すグラフの一例を示している。図３において、
被測定線路Ｌは、その一端に特性測定用の周波数掃引信
号発生器Ｇが接続されており、また、他端側負荷Ｆ部分
が５０Ωで終端されている。この電流検出装置におい
て、出力線路５は、同軸ケーブルが使用され、コモンモ
ードチョークフィルタ５ａが省略されている。そして、
出力線路５は、測定装置側において５０Ωで終端されて
いる。

【００２２】図３に示した回路構成における両終端抵抗
の両端の電圧Ｖ₀，Ｖ₁の比は、Ｉ₀，Ｉ₁の比と同一
であり、この比を電流変換係数という。

【００２３】図２の縦軸は、上記電流変換係数を示し、
また、横軸は周波数を対数目盛りで示している。

【００２４】そして、図２に示した曲線群のパラメータ
は、電流検出装置の負荷抵抗Ｒと測定装置側を見た抵抗
との並列接続された等価的な負荷抵抗Ｒ’である。実際
には、電流検出装置の出力線路５の特性インピーダンス
は５０Ωであり、また、測定装置の入力インピータンス
も５０Ωであって、ここでは、負荷抵抗Ｒ’はＲと５０
Ωとの並列接続の抵抗値となる。曲線ａはＲが略２．６
３Ωの場合、曲線ｂはＲが略１２．５Ωの場合、曲線ｃ
はＲが無限大の場合、曲線ｄはＲが無限大でさらに測定
装置側のインピーダンスも無限大の場合に相当する。

【００２５】この図２から明らかなように、周波数に対
してＶ₀一定すなわち被測定線路Ｌに流れる電流Ｉ₀を
一定とすれば、低周波領域では、Ｖ₁（又はＩ₁）は周
波数に比例して上昇し、ある周波数（カットオフ周波
数）ｆｃから略一定となる。この周波数特性が略一定と
なる領域を利用すれば、周波数特性をその都度補正する
ことなく、ただ一つの電流変換係数Ｖ₁／Ｖ₀＝Ｉ₁／
Ｉ₀を知っていればよく、極めて便利である。したがっ
て、本発明に係る電流検出装置では、この周波数特性が
略一定となる領域を広帯域にし、かつ不要な成分や雑音
などが混入するのを防止するようにしている。

【００２６】なお、このカットオフ周波数ｆｃは、ｆｃ
＝Ｒ’／２πＬ’で決まることが実験的に確認されてい
る。Ｌ’はｆｃにおける測定装置の自己インダクタンス
であり、Ｒ’は測定回路の等価抵抗である。したがっ
て、電流検出装置の負荷抵抗Ｒが５０Ωよりも十分小さ
ければｆｃ≒Ｒ／２πＬ’となり、ｆｃはより低い方に
移り、広帯域になることが図２からもわかる。また、こ
の抵抗値が小さいほど被測定線路Ｌへの負荷にならず、
例えばＲが１０Ω以下であれば被測定線路Ｌの損失は
０．５ｄｂ以下となり、線路の特性を乱さないという点
においても有利である。このｆｃを決めるＬ’とＲは低
周波領域の利用下限を決める要素となる。また、高周波
領域の上限を決める要素としては、電流検出回路の自己
インダクタンスＬ’とその分布容量Ｃ’による自己共振
周波数がある。したがって、電流検出装置では、この共
振周波数を高くするように電流検出コイルをできるだけ
太く短くし、また、そのＱを抑える意味からも負荷抵抗
を小さくすることが有利となる。

【００２７】図４〜図６はこの発明に係る電流検出装置
の具体的な構造を示す図であり、図４は環状のコアを開
いた状態の斜視図、図５は被測定線路の電流測定状態を
示す斜視図、図６は測定状態の断面図である。フェライ
トコアからなる各コア片２ａ，２ｂは、プラスチックス
製のカバー６ａ，６ｂと、可動性の継ぎ手６ｃで一体化
され、両カバー６ａ，６ｂを閉じて止め具６ｄで固定し
た状態で、各コア面が安定に接して閉磁路を形成するよ
うにしている。図６に示すように、負荷抵抗４は環状の
コア２の内部に配置する構造としている。

【００２８】図７は電流検出用のコイルの構造と負荷抵
抗との接続構造を示す説明図である。

【００２９】なお、電流検出用コイルとなる部分の表面
は実際には絶縁皮膜があるが、ここでは原理説明なので
図示せず省略してある。電流検出用のコイル３の前半の
コイル片３ａは、図７において、出力線路５を形成する
同軸ケーブル５０の断面図で示してあり、その外皮導体
５１を利用して形成している。電流検出用のコイル３の
残り後半のコイル片３ｂは、外皮導体５１の外径と同一
の外径を有する金属棒又は金属パイプ３１を用いて形成
している。金属棒又は金属パイプ３１の一端は、図７に
示すＰ点で、同軸ケーブル５０の外皮導体５１に接続し
ている。金属棒又は金属パイプ３１の他端は、同軸ケー
ブル５０の芯線導体５２に接続している。

【００３０】そして、同軸ケーブル５０の外皮導体５１
の先端に負荷抵抗４の一端を接続し、さらに、負荷抵抗
４の他端は金属棒又は金属パイプ３１の他端に接続して
いる。ここで、電流検出用のコイル３の右半分と左半分
の長さ、並びに外皮導体の寸法形状は同一としている。
この同軸ケーブル５０の外皮導体５１を電流検出用のコ
イル３として利用する構造を同軸検出方式と呼ぶことに
する。

【００３１】このような構成にすると、誘導起電力は電
流検出用のコイル３を形成する各コイル片３ａ，３ｂに
発生し、ループ電流が負荷抵抗４を通して流れる。この
ループ電流によって発生した負荷抵抗４の両端の電圧
は、同軸ケーブル５０を通して導出される。

【００３２】このような構成にすると電磁的に左右対称
となり、図１のような単純ループコイルの場合よりはる
かに不要な成分の検出が少なくなる。実際には、被測定
線路Ｌと電流検出用のコイル３の各コイル片３ａ，３ｂ
との間の静電容量が異なり、バランスが崩れる場合があ
る。そこで、この発明に係る電流検出装置１は、このア
ンバランスによって発生するコモンモード電流が測定装
置側へ供給されるのを阻止するためのコモンモードチョ
ークフィルタ５ａを備えることもできる。

【００３３】同軸検出方式をとると共にさらにコモンモ
ードチョークフィルタ５ａを備えることによって、電流
検出コイル３，出力線路５等に乗る不要な電磁界成分を
除去し、より安定な測定を行うことができる。

【００３４】図８はコモンモードチョークフィルタの一
具体例を示す断面図である。出力線路５を構成する同軸
ケーブル５０の外皮導体５１に乗るコモンモード電流を
阻止するために、フェライトリングコア５ｃに同軸ケー
ブル５０を巻き付けて、コモンモードチョークフィルタ
５ａを構成している。

【００３５】図５では、環状のコア２内に、例えば電源
供給ライン等の一対の被測定線路Ｌ１，Ｌ２を入れた測
定状態を示した。この測定状態では、一方の被測定線路
Ｌ１と他方の被測定線路Ｌ２に流れる往復電流は検出さ
れずに、一方向に流れる電流成分、すなわちコモンモー
ド電流を検出することができる。

【００３６】図９は一対の被測定線路の一方の線路の電
流を検出する際の説明図である。図９に示すように、一
対の被測定線路Ｌ１，Ｌ２の一方の線路Ｌ１を環状のコ
ア２内に入れることで、ノーマルモードとコモンモード
の一部の合成電流を検出することができる。

【００３７】図１０は同軸検出方式で電流検出用のコイ
ルを２ターンにしたときの構造を示す説明図である。図
１０に示すように、電流検出用のコイル３の巻数を２タ
ーンにすることで、電流検出感度を上げることができ
る。図１０では、同軸ケーブル５０を環状のコア２に１
周巻きし、同軸ケーブル５０の外皮導体５１を利用して
１ターン分のコイルを形成し、残りの１ターン分のコイ
ルを外皮導体５１の外径と同一の外径を有する金属棒又
は金属パイプ３１を用いて形成している。そして、負荷
抵抗４を環状のコア２の外周側に配置している。負荷抵
抗４の一端側に同軸ケーブル５０の芯線導体を接続し、
同軸ケーブル５０の外皮導体５１を金属棒又は金属パイ
プ３１の一端側に接続している。金属棒又は金属パイプ
３１の他端側は、図１０に示す点Ｐ（同軸ケーブルを利
用した電流検出用のコイルの巻始め位置）で同軸ケーブ
ル５０の外皮導体５１に接続している。なお、実際に
は、外皮導体同志が電気的に接触しないよう絶縁のため
の被覆が施されている。

【００３８】図１１は負荷抵抗を環状のコアの側端面に
配置した場合の電流検出用のコイルの構造を示す説明図
である。図１１に示す電流検出装置１は、環状のコア２
の一側面側に負荷抵抗４を配置し、同軸ケーブル５０を
環状のコア２の外周側に配設して同軸ケーブル５０の外
皮導体５１を利用して電流検出用のコイル３の外側半分
のコイル片３ａを形成すると共に、コイル３の残り半分
のコイル片３ｂを外皮導体５１の外径と同一の外径を有
する金属棒又は金属パイプ３１を用いて形成している。
そして、同軸ケーブル５０の芯線導体５２を金属棒又は
金属パイプ３１の一端側に接続し、この接続点に負荷抵
抗４の一端を接続し、負荷抵抗４の他端は同軸ケーブル
５０の外皮導体５１の先端に接続している。また、金属
棒又は金属パイプ３１の他端側は、負荷抵抗４を配置し
た側とは反対側で同軸ケーブル５０の外皮導体５１に接
続している。

【００３９】図１２は負荷抵抗を環状のコアの外周面に
配置した場合の電流検出用のコイルの構造を示す説明図
である。図１２に示す電流検出装置１は、同軸ケーブル
５０を環状のコア２に巻回し、図１２に示す点Ｐ（同軸
ケーブルを利用した電流検出用のコイルの巻始め位置）
で同軸ケーブル５０の先端側の芯線導体５２を同軸ケー
ブル５０の巻始め位置の外皮導体５１に接続し、この芯
線導体５２と外皮導体５１との接続点Ｐと同軸ケーブル
５０の先端側（コイルの巻終わり側）の外皮導体５１と
の間に負荷抵抗４を接続したものである。

【００４０】図１３は片面フレキシブル基板を用いて構
成した検出用のコイルの構造を示す説明図であり、ま
た、図１４は検出用のコイルを形成する片面フレキシブ
ル基板の展開図である。

【００４１】図１３及び図１４において、斜線部は片面
基板の銅箔部に対応するパターン部である。この電流検
出コイルは、同軸ケーブルを利用したものの一種の変形
であり、同軸ケーブル５０の外皮導体５１と芯線５２に
対応する外皮パターン部５１’と芯線パターン部５２’
を同軸ケーブル５０の特性インピーダンスと同一にして
整合を図り、芯線パターン部５２’を外皮パターン部５
１’で両側から挟むことにより、ある程度外部空間をシ
ールドするような構成としてある。上記外皮パターン部
５１’の両端部５１’ａ，５１’ｂは、金具５１’ｃに
より電気的に接続されている。そして、この電流検出コ
イルは、その負荷抵抗４として表面実装部品を使用する
ことにより、全体が薄く構成されている。また、コイル
片３ａ側の外皮パターン部５１’はロ字状の閉ループパ
ターンとなっている。コイル片３ｂ側の外皮パターン部
５１’はコ字状の開ループパターンに形成されている
が、穴ｓに接続されるジャンパ線を介して両端部分が短
絡されることにより、閉ループとなされる。なお、表面
実装部品を使用した負荷抵抗４の電極をジャンパ線の代
わりに利用して短絡することもできる。

【００４２】また、図１５は、両面フレキシブル基板を
使用して同軸ケーブル５０の外皮導体５１と芯線５２に
対応する外皮パターン部５１’と芯線パターン部５２’
をストリップライン構成とし、外部空間とのシールド性
能をさらに向上させた電流検出コイルの展開図であり、
図１５の（Ａ）は両面フレキシブル基板の内面パターン
を示し、（Ｂ）は外面パターンを示している。上記外皮
パターン部５１’の端部５１’ｂ，５１’ｂ’及び中央
部５１’ｄ，５１’ｄ’は、同電位となるようにそれぞ
れスルーホールを介して接続されている。そして、図示
しない同軸ケーブルの先端の外皮導体が上記外皮パター
ン部５１’の両端部５１’ａ’，５１’ｂ’と半田付け
等により電気的に接続され、上記同軸ケーブルの芯線５
２が上記芯線パターン部５２’の端部に半田付け等によ
り電気的に接続されることによって、電流検出コイルが
形成される。

【００４３】図１６はこの発明に係る電流検出装置の他
の構造例を示す斜視図、図１７は図１６に示した電流検
出装置の部分断面図、図１８は図１６に示した電流検出
装置の電気的等価回路図である。この発明に係る他の電
流検出装置１１は、側面視コ字状のコア片１２ａと側面
視Ｉ字状のコア片１２ｂとを密着させてループ状の閉磁
路１２を形成すると共に、側面視コ字状のコア片１２ａ
に銅箔等の導体を巻き付けて電流検出用のコイル１３を
形成し、この電流検出用のコイル１３の両端にチップ抵
抗器を負荷抵抗１４として接続し、この負荷抵抗１４の
両端に発生した電圧を側面視コ字状のコア片１２ａの外
側に固着したコモンモードチョークコイル１５ａを介し
て出力線路１５へ出力するようにしたものである。

【００４４】図１６及び図１７に示した構造にすること
で、電流検出装置１１は電流検出用のコイル１４を含め
て小形・薄形化でき、また、堅牢な構造にすることがで
きる。なお、電流検出用のコイル１４を銅箔等の導体を
用いて形成する構造を単純コイル方式と呼ぶことにす
る。

【００４５】図１９は一対の被測定線路のノーマルモー
ド電流とコモンモード電流とをスイッチで切り換えて検
出できるようにした電流検出装置の外観斜視図、図２０
は図１９に示した電流検出装置の電流検出用のコイルの
構造を示す説明図である。図１９に示す電流検出装置２
１は、Ｉ字状のコア片２２ａとＥ字状のコア片２２ｂと
を密着させることで２組の閉磁路２２を形成し、Ｉ字状
のコア片２２ａの各閉磁路２２に対応して電流検出用の
各コイル２３Ａ，２３Ｂを設け、さらに、Ｉ字状のコア
片２２ａに電流測定モード切替え用のスイッチ２６を取
り付けると共に負荷抵抗２４を収納したスイッチ取付箱
２７を固定し、このスイッチスイッチ取付箱２７に取り
付けたコモンモードチョークフィルタ２５ａを介して同
軸ケーブルを用いて構成した出力線路２５から負荷抵抗
２４端（図２３）に発生した測定電流に応じた電圧出力
を取り出すようにしたものである。

【００４６】Ｉ字状のコア片２２ａの外周側はプラスチ
ックス製のカバー２８ａで、Ｅ字状のコア片２２ｂの外
周側はプラスチックス製のカバー２８ｂでそれぞれ覆っ
ている。各カバー２８ａ，２８ｂは継ぎ手２８ｃによっ
て開閉自在に連結している。そして、両方のカバー２８
ａ，２８ｂを閉じ止め具２８ｄで固定した状態で、各コ
ア片２２ａ，２２ｂのコア面が安定に接して各閉磁路を
形成するようにしている。

【００４７】電流検出用の各コイル２３Ａ，２３Ｂは、
図２０（スイッチ取付箱並びにプラスチックス製のカバ
ーを除いた説明図）に示すように、各磁路毎に対応して
設けている。符号ａは一方のコイル２３Ａの一端、符号
ａ’は一方のコイル２３Ａの他端、符号ｂは他方のコイ
ル２３Ｂの一端、符号ｂ’は他方のコイル２３Ｂの他端
である。

【００４８】図２１は各電流測定モードにおける各コイ
ルと負荷抵抗の接続状態を示す模式説明図である。コモ
ンモード電流を測定する際には、一方のコイル２３Ａの
他端ａ’と他方のコイル２３Ｂの一端ｂとを接続すると
共に、一方のコイル２３Ａの一端ａと他方のコイル２３
Ｂの他端ｂ’との間に負荷抵抗２４を接続する。

【００４９】一対の被測定線路Ｌ１，Ｌ２を往復する電
流はその電流の向きが異なるので、一方の被測定線路Ｌ
１に流れる電流によって一方のコイル２３Ａに誘起され
る電圧の極性と、他方の被測定線路Ｌ２に流れる電流に
よって他方のコイル２３Ｂに誘起される電圧の極性と
は、互いに逆方向となる。そこで、一方にコイル２３Ａ
に誘起された電圧と他方のコイル２３Ｂに誘起された電
圧の極性が逆向きになるよう２つのコイルを直列に接続
することで、一対の被測定線路Ｌ１，Ｌ２を流れる往復
電流の検出出力はキャンセルされる。そして、一対の被
測定線路Ｌ１，Ｌ２を一方向に流れる電流成分がある場
合、その電流に応じて各コイル２３Ａ，２３Ｂに誘起さ
れた電圧が加算されて負荷抵抗２４に発生する。したが
って、負荷抵抗２４の両端からコモンモード電流に応じ
た電圧出力を得ることができる。

【００５０】ノーマルモード電流を測定する際には、一
方のコイル２３Ａの一端ａと他方のコイル２３Ｂの一端
ｂとを接続すると共に、一方のコイル２３Ａの他端ａ’
と他方のコイル２３Ｂの他端ｂ’との間に負荷抵抗２４
を接続する。

【００５１】一対の被測定線路Ｌ１，Ｌ２を往復する電
流はその電流の向きが異なるので、一方の被測定線路Ｌ
１に流れる電流によって一方のコイル２３Ａに誘起され
る電圧の極性と、他方の被測定線路Ｌ２に流れる電流に
よって他方のコイル２３Ｂに誘起される電圧の極性と
は、互いに逆方向となる。そこで、一方にコイル２３Ａ
に誘起された電圧と他方のコイル２３Ｂに誘起された電
圧の極性が同じ向きになるよう２つのコイルを直列に接
続することで、一対の被測定線路Ｌ１，Ｌ２を流れる往
復電流（ノーマルモード電流）を検出することができ
る。

【００５２】また、一対の被測定線路Ｌ１，Ｌ２を一方
向に流れる電流がある場合、その電流に応じて各コイル
２３Ａ，２３Ｂに誘起された電圧をキャンセルする方向
に各コイル２３Ａ，２３Ｂを直列接続しているので、被
測定線路Ｌ１，Ｌ２を一方向に流れる電流（コモンモー
ド電流）は除去される。よって、ノーマルモード電流を
より正確に検出できる。

【００５３】図２２は各電流測定モードにおける各コイ
ルと負荷抵抗の接続状態を示す回路図である。電流測定
モード切替え用のスイッチ２６は、２極双倒（２回路２
接点）の接点構成のスライドスイッチやスナップスイッ
チを用いた場合の例である。

【００５４】電流測定モード切替え用のスイッチ２６を
コモンモード電流測定側へ切り替えた場合、図２２中で
点線で示すように、スイッチ２６の一方の接触片によっ
て一方のコイル２３Ａの一端ａと負荷抵抗２４の一端と
の接続がなされ、スイッチ２６の他方の接触片によって
一方のコイル２３Ａの他端ａ’と他方のコイル２３Ｂの
一端ｂとの接続がなされる。他方のコイル２３Ｂの他端
ｂ’は負荷抵抗２４の他端に接続しているので、コモン
モード電流に応じた電圧が負荷抵抗２４の両端に発生す
る。

【００５５】電流測定モード切替え用のスイッチ２６を
ノーマルモード電流測定側へ切り替えた場合、図２２中
で点線で示すように、スイッチ２６の一方の接触片によ
って一方のコイル２３Ａの他端ａ’と負荷抵抗２４の一
端との接続がなされ、スイッチ２６の他方の接触片によ
って一方のコイル２３Ａの一端ａと他方のコイル２３Ｂ
の一端ｂとの接続がなされる。他方のコイル２３Ｂの他
端ｂ’は負荷抵抗２４の他端に接続しているので、ノー
マルモード電流に応じた電圧が負荷抵抗２４の両端に発
生する。

【００５６】図２３は図１９に示した電流検出装置の全
体回路図である。各コイル２３Ａ，２３Ｂに発生した誘
起電圧は、図２２に回路構成を示したスイッチ２６を介
して負荷抵抗２４へ供給され、負荷抵抗２４の両端に発
生した測定電流に応じた電圧はコモンモードチョークフ
ィルタ２５ａを通り同軸ケーブル等で構成される出力線
路２５を介して取り出される。

【００５７】図２４はコモンモード電流検出用の電流検
出装置の外観斜視図である。図２４に示すコモンモード
電流検出用の電流検出装置３１は、Ｉ字状コア片２２ａ
にコモンモード電流検出用のコイル３２と負荷抵抗２４
とを備えたコモンモード電流検出用Ｉ字状コア組立て３
３と、Ｅ字状のコア片２２ｂとからなる。コモンモード
電流検出用のコイル３２は、同軸ケーブルを利用して構
成している。コイルの接続状態並びにコイルと負荷抵抗
２４との接続状態は、図２１中のコモンモードの接続状
態と同じである。

【００５８】図２５はノーマルモード電流検出用の電流
検出装置の外観斜視図である。図２５に示すノーマルモ
ード電流検出用の電流検出装置４１は、Ｉ字状コア片２
２ａにノーマルモード電流検出用のコイル４２と負荷抵
抗２４とを備えたノーマルモード電流検出用Ｉ字状コア
組立て４３と、Ｅ字状のコア片２２ｂとからなる。ノー
マルモード電流検出用のコイル４２は、同軸ケーブルを
利用して構成している。コイルの接続状態並びにコイル
と負荷抵抗２４との接続状態は、図２１中のノーマルモ
ードの接続状態と同じである。

【００５９】図２４並びに図２５に示すように、電流の
測定モードに応じてＩ字状コア組立て３３，４３を用意
しておくことで、Ｅ字状のコア片２２ｂを共通にし、そ
のＥ字状のコア片２２ｂに密着させるＩ字状コア組立て
３３，４３の種類を選択することで、コモンモード電流
の測定とノーマルモード電流の測定とを切り替えること
ができる。

【００６０】図２６は電流検出用のコイルの巻付け位置
並びに被測定用線路の配設位置の規制構造を示す説明図
である。電流検出用のコイル３の巻付け位置が移動する
と測定結果が変動する虞がある。そこで、図２６（ａ）
に示すように一方のコア片２ｂの外周側に電流検出用の
コイル３の巻付け用の溝６１を形成して、コイル３の巻
付け位置を規制するようにしてもよい。また、図２６
（ｂ）に示すように、Ｉ字状のコア片１２ｂの内周側に
電流検出用のコイル３の巻付け用の溝６２を形成して、
コイル３の巻付け位置を規制するようにしてもよい。さ
らに、コア片の外周側と内周側の双方に溝を形成して、
コイル３の巻付け位置を規制するようにしてもよい。

【００６１】また、被測定線路Ｌ１，Ｌ２の配設位置が
移動した場合も測定結果が変動する虞がある。そこで、
図２６（ａ）に示すように一方のコア片２ｂの内周側に
例えばスポンジ等からなる被測定線路配設位置規制部材
Ｐを設けて、閉磁路内を貫通する被測定線路Ｌ１，Ｌ２
が電流検出用のコイル３側に近づくのを規制する構造と
してもよい。また、図２６（ｂ）に示すようにコ字状の
コア片１２ａの内周側に一対の被測定線路Ｌ１，Ｌ２の
配設位置を規制するレール状の被測定線路配設位置規制
部材Ｐを設けて、一対の被測定線路Ｌ１，Ｌ２の配設位
置を規制するようにしてもよい。

【００６２】図２７は開閉式のクランプ構造の具体例を
示す斜視図である。図２７（ａ）に示すように閉磁路を
構成する一対のコア片２ａ，２ｂを閉磁路の略中央部分
で開閉できるようにしてもよいし、図２７（ｂ）に示す
ように閉磁路の一端側が開閉できるようにしてもよい。

【００６３】図２８はスライド式のクランプ構造の一具
体例を示す斜視図、図２９はスライド式のクランプ構造
のクランプ状態を示す側面図、図３０はスライド式のク
ランプ構造の非クランプ状態を示す側面図である。図２
８〜図３０に示すように、スライドつまみＫを操作する
ことで、コ字状のコア片１２ａの側面に取り付けたホル
ダＭ内にＩ字状のコア片１２ｂをスライドさせるように
してもよい。

【００６４】図３１は図４に示した電流検出装置の外周
を金属導体で覆い、外部からの高周波電磁界をシールド
するようにした構成の一例である。

【００６５】この図３１において、金属導体７０−ａ，
７０−ｂは、可動部７０−ｃを介して電気的に接続され
ている。また、止め具６ｄ’は上記金属導体７０−ａ，
７０−ｂを電気的に接続する接触部を有し、全体として
一周のショートリングを構成し、シールド効果を強化し
ている。このようにすることにより、外部からの高周波
電磁界のシールドと同時に内部磁界の漏洩も防ぎ、電流
検出コイルと被測定線路との結合も強化することができ
る。またさらに、金属導体７０−ａと同軸ケーブル５０
の外皮導体５１とを半田付け等で一体に接続することに
より、電流検出用コイルの自己インダクタンスを減少さ
せ、高周波特性を向上することができる。

【００６６】なお、図３１では金属導体７０−ａ，７０
−ｂにより全体を覆う構造にしているが、金属導体７０
−ａだけでも上記効果を得ることはできる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る電
流検出装置では、検出感度の許す限り負荷抵抗を低くし
広帯域に亘って電流変換係数を一定になるようにし、こ
の負荷抵抗端に発生した測定電流に応じた電圧をシール
ドされた出力線路を介して取り出し、前期出力線路のシ
ールド用導体を電流検出用コイルの一部としたので、被
測定線路にほとんど影響を与えることなく広帯域に亘っ
て一定の電流変換係数を保ち、かつ不要成分や妨害波等
の雑音の影響を受けることなく、電流検出出力（測定電
流に応じた電圧）を取り出すことができる。

【００６８】また、この発明に係る電流検出装置では、
検出感度の許す限り負荷抵抗を低くし広帯域に亘って電
流変換係数を一定になるようにし、この負荷抵抗端に発
生した測定電流に応じた電圧をコモンモードチョークフ
ィルタを介して取り出す構成としたので、被測定線路に
ほとんど影響を与えることなく広帯域に亘って一定の電
流変換係数を保ち、かつ不要成分や妨害波等の雑音の影
響を受けることなく、電流検出出力を取り出すことがで
きる。

【００６９】さらに、この発明に係る電流検出装置は、
測定モード切替え用のスイッチを備えたので、コモンモ
ード電流測定用の接続状態とノーマルモード電流測定用
の接続状態とを容易に切り換えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る電流検出装置の基本構成図であ
る。

【図２】この発明に係る電流検出装置の電流変換係数の
周波数特性を示すグラフである。

【図３】この発明に係る電流検出装置の電流変換係数の
周波数特性を評価する装置の原理構成図である。

【図４】この発明に係る電流検出装置の具体的な構造例
を示す斜視図（環状のコアを開いた状態）である。

【図５】図４に示した電流検出装置で被測定線路の電流
測定状態を示す斜視図である。

【図６】図５に示した電流測定状態の断面図である。

【図７】電流検出用のコイルの構造と負荷抵抗との接続
構造を示す説明図である。

【図８】コモンモードチョークフィルタの一具体例を示
す断面図である。

【図９】一対の被測定線路の一方の線路の電流を検出す
る際の説明図である。

【図１０】同軸検出方式で電流検出用のコイルを２ター
ンにしたときの構造を示す説明図である。

【図１１】負荷抵抗を環状のコアの側端面に配置した場
合の電流検出用のコイルの構造を示す説明図である。

【図１２】負荷抵抗を環状のコアの外周面に配置した場
合の電流検出用のコイルの構造を示す説明図である。

【図１３】片面フレキシブル基板を用いて構成した検出
用のコイルの構造を示す説明図である。

【図１４】図１３に示した検出用のコイルを形成する片
面フレキシブル基板の展開図である。

【図１５】両面フレキシブル基板を用いて構成した検出
用のコイルの展開図である。

【図１６】この発明に係る電流検出装置の他の構造例を
示す斜視図である。

【図１７】図１６に示した電流検出装置の部分断面図で
ある。

【図１８】図１６に示した電流検出装置の電気的等価回
路図である。

【図１９】一対の被測定線路のノーマルモード電流とコ
モンモード電流とをスイッチで切り換えて検出できるよ
うにした電流検出装置の外観斜視図である。

【図２０】図１９に示した電流検出装置の電流検出用の
コイルの構造を示す説明図である。

【図２１】各電流測定モードにおける各コイルと負荷抵
抗の接続状態を示す模式説明図である。

【図２２】各電流測定モードにおける各コイルと負荷抵
抗の接続状態を示す回路図である。

【図２３】図１９に示した電流検出装置の全体回路図で
ある。

【図２４】コモンモード電流検出用の電流検出装置の外
観斜視図である。

【図２５】ノーマルモード電流検出用の電流検出装置の
外観斜視図である。

【図２６】電流検出用のコイルの巻付け位置並びに被測
定用線路の配設位置の規制構造を示す説明図である。

【図２７】開閉式のクランプ構造の具体例を示す斜視図
である。

【図２８】スライド式のクランプ構造の一具体例を示す
斜視図である。

【図２９】スライド式のクランプ構造のクランプ状態を
示す側面図である。

【図３０】スライド式のクランプ構造の非クランプ状態
を示す側面図である。

【図３１】外周を金属導体でシールドした構造の電流検
出装置の一具体例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１，１１，３１，４１電流検出装置、２ａ，２ｂ，１
２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂコア片、３，１３，２
３Ａ，２３Ｂ，３２，４２電流検出用のコイル、４，
１４，２４負荷抵抗、５，１５，２５出力線路、５
ａ，１５ａ，２５ａコモンモードチョークフィルタ、
２６電流測定モード切替え用のスイッチ、５０同軸
ケーブル、５１同軸ケーブルの外皮導体、５２同軸
ケーブルの芯線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リング状に形成されクランプ可能に分割
される磁路と、前記磁路に巻き回された電流検出用コイルと、前記電流検出用のコイルの両端に接続された負荷抵抗
と、前記負荷抵抗に発生した電圧を取り出すシールドされた
出力線路とを備え、上記出力線路のシールド用導体により上記電流検出用コ
イルの一部を構成したことを特徴とする電流検出装置。
【請求項２】上記出力線路を同軸ケーブルで構成した
ことを特徴とする請求項１記載の電流検出装置。
【請求項３】上記磁路の外周を導体金属でシールドし
たことを特徴とする請求項１記載の電流検出装置。
【請求項４】上記磁路の外周を導体金属でシールドし
たことを特徴とする請求項２記載の電流検出装置。
【請求項５】リング状に形成されクランプ可能に分割
される磁路と、前記磁路に巻回された電流検出用コイルと、前記電流検出用コイルの両端に接続された負荷抵抗と、コモンモードチョークフィルタを備えた出力線路とを備
え、前記負荷抵抗に発生した電圧を上記出力線路を介して取
り出すことを特徴とする電流検出装置。
【請求項６】前記出力線路は同軸ケーブルで構成する
と共に、この同軸ケーブルの外皮導体を利用して前記電
流検出用コイルの一部を構成することを特徴とする請求
項５記載の電流検出装置。
【請求項７】前記出力線路は同軸ケーブルで構成する
と共に、前記コモンモードチョークフィルタはフェライ
トリングコアに同軸ケーブルを貫通又は巻き付けて構成
したことを特徴とする請求項５記載の電流検出装置。
【請求項８】上記磁路の外周を導体金属でシールドし
たことを特徴とする請求項５記載の電流検出装置。
【請求項９】上記磁路の外周を導体金属でシールドし
たことを特徴とする請求項６記載の電流検出装置。
【請求項１０】上記磁路の外周を導体金属でシールド
したことを特徴とする請求項７記載の電流検出装置。
【請求項１１】リング状に形成されクランプ可能に分
割される磁路と磁路に巻回された電流検出用コイルとか
らなる変流器を相隣接して２組設けると共に、一方の電
流検出用コイルの一端側と他方の電流検出用コイルの他
端側とを接続すると共に一方の電流検出用コイルの他端
側と他方の電流検出用コイルの一端側との間に負荷抵抗
を接続するコモンモード電流測定用の接続状態と、一方
の電流検出用コイルの他端側と他方の電流検出用コイル
の他端側とを接続すると共に一方の電流検出用コイルの
一端側と他方の電流検出用コイルの一端側との間に負荷
抵抗を接続するノーマルモード電流測定用の接続状態と
を切り換える測定モード切替え用のスイッチを備えると
共に、負荷抵抗の両端に発生した電圧をコモンモードチ
ョークフィルタを備えた出力線路を介して取り出すこと
を特徴とする電流検出装置。
【請求項１２】上記磁路の外周を導体金属でシールド
したことを特徴とする請求項１１記載の電流検出装置。