JP2021196248A - 電流検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロゴスキーコイルと差動入力回路とが組み合わされた電流検出装置において、アナロググラウンドとアースとの間にコモンモード電圧が生じた場合にも、電流を精度よく検出することができる電流検出装置を得ること。【解決手段】電流検出装置１は、アナログ回路４０と、ＡＤ変換器５０と、算出部６０とを備える。アナログ回路４０は、ロゴスキーコイル１０の２つの出力端子１１，１２から接続される差動入力回路４１を有する。ＡＤ変換器５０は、アナログ回路４０から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。算出部６０は、ＡＤ変換器５０から出力されるデジタル信号に基づいて、導体２に流れる電流の値を算出する。ロゴスキーコイル１０は、２つの出力端子１１，１２間に生じる電圧を２等分する位置に設けられる中性点１３を備える。差動入力回路４１のアナロググラウンド３は、ロゴスキーコイル１０の中性点１３に接続される。【選択図】図１

Description

本開示は、導体に流れる電流を検出する電流検出装置に関する。

従来、導体に流れる電流を検出する電流検出装置として、ロゴスキーコイルを用いた電流検出装置が知られている。例えば、特許文献１には、ロゴスキーコイルと、アナログ回路と、ＡＤ（Analogue to Digital）変換器と、ＣＰＵ(Central Processing Unit)とを備える電流検出装置が開示されている。

特許文献１に記載の電流検出装置では、導体が挿通されたロゴスキーコイルの出力がアナログ回路に入力され、アナログ回路から出力されたアナログ信号がＡＤ変換器によってデジタル信号に変換され、ＣＰＵがＡＤ変換器の出力に基づいて、導体に流れる電流の値を算出する。

特開２００１−３４３４０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電流検出装置のアナログ回路は、アナロググラウンドを基準とする差動入力回路を用いる構成ではない。ロゴスキーコイルを用いる電流検出装置のアナログ回路に差動入力回路を用いる場合、アナロググラウンドとアースとの間にコモンモード電圧が生じると、漏れ電流が発生し、かかる漏れ電流によって生じるコモンモードノイズによって、電流検出装置における電流の検出精度が悪化する可能性がある。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、ロゴスキーコイルと差動入力回路とが組み合わされた電流検出装置において、アナロググラウンドとアースとの間にコモンモード電圧が生じた場合にも、電流を精度よく検出することができる電流検出装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の電流検出装置は、ロゴスキーコイルと、アナログ回路と、ＡＤ変換器と、算出部とを備える。ロゴスキーコイルは、導体の周囲を囲む位置に配置される。アナログ回路は、ロゴスキーコイルの２つの出力端子に接続される差動入力回路を有する。ＡＤ変換器は、アナログ回路から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。算出部は、ＡＤ変換器から出力されるデジタル信号に基づいて、導体に流れる電流の値を算出する。ロゴスキーコイルは、２つの出力端子間に生じる電圧を２等分する位置に設けられる中性点を備える。差動入力回路のアナロググラウンドは、ロゴスキーコイルの中性点に接続される。

本開示によれば、ロゴスキーコイルと差動入力回路とが組み合わされた電流検出装置において、アナロググラウンドとアースとの間にコモンモード電圧が生じた場合にも、電流を精度よく検出することができる、という効果を奏する。

実施の形態１にかかる電流検出装置の構成の一例を示す図 中性点を有しないロゴスキーコイルを用いた電流検出装置の構成の一例を示す図 図２に示される電流検出装置において漏れ電流がアースへ流れる経路を説明するための図 実施の形態１にかかる電流検出装置において漏れ電流がアースへ流れる経路を説明するための図 実施の形態１にかかる電流検出装置において漏れ電流がケーブルの浮遊容量を介してアースへ流れる経路を説明するための図 実施の形態１にかかるロゴスキーコイルの構成の一例を示す図 実施の形態１にかかるロゴスキーコイルの構成の他の例を示す図

以下に、実施の形態にかかる電流検出装置を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる電流検出装置の構成の一例を示す図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる電流検出装置１は、ロゴスキーコイル１０と、回路基板２０と、ケーブル３０とを備える。

ロゴスキーコイル１０は、円環状に形成される。かかるロゴスキーコイル１０は、１次導体である導体２の周囲を囲む位置に配置される。ロゴスキーコイル１０は、導体２に流れる１次電流の変化に比例した電圧を出力する出力端子１１，１２と、出力端子１１，１２間に生じる電圧を２等分する位置に設けられる中性点１３とを備える。

回路基板２０は、入力端子２１，２２，２３と、アナログ回路４０と、ＡＤ変換器５０と、算出部６０とを備える。入力端子２１，２２，２３は、ケーブル３０を介して出力端子１１，１２および中性点１３と接続される。ケーブル３０は、出力端子１１と入力端子２１とを接続する導体と、出力端子１２と入力端子２２とを接続する導体と、中性点１３と入力端子２３とを接続する導体とを備える。

アナログ回路４０は、差動入力回路４１と、積分回路４２，４３とを備える。差動入力回路４１は、入力抵抗４４，４５を備え、入力端子２１，２２を介して出力端子１１，１２に接続される。入力抵抗４４は、一端が入力端子２１に接続され、他端がアナロググラウンド３に接続される。また、入力抵抗４５は、一端が入力端子２２に接続され、他端がアナロググラウンド３に接続される。差動入力回路４１および積分回路４２，４３とを含む回路は、アナロググラウンド３を基準として対称な差動回路である。

入力抵抗４４，４５は、互いに同じ抵抗値の抵抗であり、これら入力抵抗４４，４５によって、ロゴスキーコイル１０の出力電圧ｅがアナロググラウンド３を基準として２等分される。これにより、入力抵抗４４，４５の一方の一端の電圧は、＋ｅ／２になり、他方の一端の電圧は、−ｅ／２になる。

積分回路４２，４３には、ロゴスキーコイル１０の出力電圧ｅが差動電圧として入力される。積分回路４２，４３の一方には、＋ｅ／２の電圧が入力され、他方には、−ｅ／２の電圧が入力される。ロゴスキーコイル１０の出力電圧ｅの波形は１次電流の微分波形であるため、積分回路４２，４３は、入力される電圧を積分することによって、ロゴスキーコイル１０の出力電圧ｅの波形から１次電流の相似波形を復元する。

ＡＤ変換器５０は、ΔΣ方式のＡＤ変換器であり、積分回路４２，４３からアナログ信号として出力される差動電圧をデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器５０としてΔΣ方式のＡＤ変換器を用いることによって、オーバーサンプリングまたは独立したチャンネル間における同期検出などといったメリットがある。算出部６０は、ＡＤ変換器５０から出力されるデジタル信号に基づいて、導体２に流れる１次電流の瞬時値および実効値などを算出する。算出部６０は、例えば、マイクロコンピュータであるが、マイクロコンピュータ以外の演算回路であってもよい。

実施の形態１にかかる電流検出装置１では、ロゴスキーコイル１０に中性点１３が設けられ、かかる中性点１３がアナロググラウンド３に接続される。そのため、電流検出装置１は、アナロググラウンド３と不図示のアースとの間にコモンモード電圧が生じた場合にも、導体２に流れる電流を精度よく検出することができる。以下、その理由を具体的に説明する。

まず、ロゴスキーコイル１０の出力電圧ｅについて説明する。導体２に時間的に変化する電流が流れると、ロゴスキーコイル１０から、導体２に流れる電流に対応する電圧Ｅがロゴスキーコイル１０に生じる。ロゴスキーコイル１０に生じる電圧Ｅは、導体２に流れる電流の波形を微分した波形の電圧であり、ロゴスキーコイル１０には、下記式（１）で表される電流Ｉが流れる。
Ｉ＝Ｅ／（ｒ＋Ｒ） ・・・（１）

上記式（１）において、「ｒ」は、ロゴスキーコイル１０の内部インピーダンス、「Ｒ」は、アナログ回路４０の入力インピーダンスである。以下、ロゴスキーコイル１０の内部インピーダンスを内部抵抗ｒと記載し、アナログ回路４０の入力インピーダンスを入力抵抗Ｒと記載する場合がある。ロゴスキーコイル１０の出力端子１１，１２から出力される電圧である出力電圧ｅは、下記式（２）で表される。
ｅ＝Ｅ×Ｒ／（ｒ＋Ｒ） ・・・（２）

ロゴスキーコイル１０の内部抵抗ｒの大きさは、ロゴスキーコイル１０の巻き数および巻線温度などによって変化する。すなわち、内部抵抗ｒの大きさは、ロゴスキーコイル１０の定格電流および周囲温度環境などに依存する。これらの要因によるロゴスキーコイル１０の出力電圧ｅへの影響を小さくするためには、アナログ回路４０の入力抵抗Ｒを内部抵抗ｒに比べて十分大きな抵抗値にすればよい。上記式（２）から分るように、入力抵抗Ｒを大きくすることで、ロゴスキーコイル１０の出力電圧ｅに対する内部抵抗ｒの影響が小さくなるからである。

次に、アナロググラウンド３とアースとの間にコモンモード電圧が生じた場合に、漏れ電流が発生し、かかる漏れ電流によってコモンモードノイズが発生するメカニズムについて図２を参照して具体的に説明する。図２は、中性点を有しないロゴスキーコイルを用いた電流検出装置の構成の一例を示す図である。図２において、図１に示す電流検出装置１と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略する。

図２に示す電流検出装置１Ａは、ロゴスキーコイル１０、回路基板２０、およびケーブル３０に代えて、ロゴスキーコイル１０Ａ、回路基板２０Ａ、およびケーブル３０Ａを備える点で、電流検出装置１と異なる。ロゴスキーコイル１０Ａは、図１に示す中性点１３を有していない点で、ロゴスキーコイル１０と異なる。回路基板２０Ａは、図１に示す入力端子２３を有していない点で、回路基板２０と異なる。ケーブル３０Ａは、図１に示す中性点１３と入力端子２３とを接続する導線を有していない点で、ケーブル３０と異なる。

図２に示す電流検出装置１Ａにおいて、アナロググラウンド３と不図示のアースの間にコモンモード電圧が生じた場合、回路基板２０Ａには漏れ電流が発生し、漏れ電流はロゴスキーコイル１０Ａの巻線間容量およびケーブル３０Ａの浮遊容量などを介してアースへ流れる。ケーブル３０Ａの浮遊容量は、ケーブル３０Ａとアースとの間の浮遊容量であり、寄生容量とも呼ばれる。ロゴスキーコイル１０Ａの巻線間容量は、ロゴスキーコイル１０Ａと１次導体である導体２との間の静電容量である。

図３は、図２に示される電流検出装置において漏れ電流がアースへ流れる経路を説明するための図である。図３に示すように、アナロググラウンド３とアース４の間にコモンモード電圧Ｖｃｏｍが生じた場合、漏れ電流は、アナロググラウンド３を起点として、第１の経路と第２の経路とに分岐して流れる。第１の経路は、入力抵抗４４を通って入力端子２１から出力端子１１へと流れる経路であり、第２の経路は、入力抵抗４５を通って入力端子２２から出力端子１２へと流れる経路である。

第１の経路および第２の経路を流れる漏れ電流は、ケーブル３０Ａの浮遊容量とロゴスキーコイル１０Ａの巻線間容量とを介してアース４へ流れる。漏れ電流がアース４へ流れる経路には必ず入力抵抗４４，４５が存在する。そのため、漏れ電流によって入力抵抗４４，４５とアナロググラウンド３との間に生じるコモンモードノイズＶ_ＣＭは、下記式（３）で表される。下記式（３）において、「Ｒａ」は、入力抵抗４４，４５の抵抗値を示し、「Ｉ_ｒｅａｑ」は、漏れ電流の大きさを示す。
Ｖ_ＣＭ＝Ｉ_ｒｅａｑ×Ｒａ ・・・（３）

導体２に流れる電流が商用周波数の交流電流である場合、商用周波数帯において、入力抵抗４４，４５のインピーダンスに比べて巻線間容量および浮遊容量によるインピーダンスは十分大きな値となる。そのため、漏れ電流Ｉ_ｒｅａｑの大きさは、巻線間容量およびケーブル３０Ａの浮遊容量の値によって決まる。

コモンモードノイズＶ_ＣＭは、積分回路４２，４３を通ってＡＤ変換器５０の正側端子と負側端子へと入力される。そのため、ＡＤ変換器５０で除去しきれなかったノイズ成分によって電流検出装置１Ａにおける電流の検出精度が悪化してしまう。特に、ロゴスキーコイル１０Ａを使用した電流検出装置１Ａでは、上述したように入力抵抗４４，４５の抵抗値を大きくする必要があるため、上記式（３）で示されるコモンモードノイズＶ_ＣＭも大きくなり、電流の検出精度の悪化が顕著になる。このことは、アナログ回路４０に差動入力回路４１を用いる電流検出装置であれば、ＡＤ変換器５０としてΔΣ方式のＡＤ変換器以外のＡＤ変換器を用いた場合においても同様である。

そこで、図１に示す実施の形態１にかかる電流検出装置１では、上述したように、ロゴスキーコイル１０に中性点１３が設けられ、かかる中性点１３がアナロググラウンド３に接続される。電流検出装置１において、アナロググラウンド３とアース４の間にコモンモード電圧Ｖｃｏｍが生じた場合、漏れ電流がアース４へ流れる経路には、ロゴスキーコイル１０の巻線間容量を介してアース４へ流れる経路と、ケーブル３０の浮遊容量を介してアース４へ流れる経路とがある。ロゴスキーコイル１０の巻線間容量は、ロゴスキーコイル１０と１次導体である導体２との間の静電容量である。

まず、電流検出装置１において、アナロググラウンド３とアース４の間にコモンモード電圧Ｖｃｏｍが生じ、漏れ電流がロゴスキーコイル１０の巻線間容量を介してアース４へ流れる経路について、図４を参照して説明する。図４は、実施の形態１にかかる電流検出装置において漏れ電流がアースへ流れる経路を説明するための図である。なお、図４では、算出部６０を省略している。

説明を簡単にするため、図４においては、漏れ電流が巻線間容量を介してアース４へ流れる仮想点１４ａ，１４ｂ，１４ｃを、ロゴスキーコイル１０の内部に設けている。仮想点１４ａは、出力端子１１に繋がる仮想点であり、仮想点１４ｂは、出力端子１２に繋がる仮想点であり、仮想点１４ｃは、中性点１３に繋がる仮想点である。

まず、漏れ電流が仮想点１４ａから巻線間容量を介してアース４へ流れる経路に注目すると、かかる経路には、入力抵抗４４と、中性点１３と出力端子１１との間におけるロゴスキーコイル１０の巻線抵抗とが並列に存在する。

ロゴスキーコイル１０を用いた電流検出装置１では、上述したように、入力抵抗が巻線抵抗に比べて十分大きな値である。そのため、漏れ電流が仮想点１４ａから巻線間容量を介してアース４へ流れる経路では、漏れ電流のおおよそすべてが中性点１３と出力端子１１との間の巻線抵抗に流れてアース４へ流れる。したがって、入力抵抗４４を流れる漏れ電流はごく微小の値となる。

同様に、漏れ電流が仮想点１４ｂから巻線間容量を介してアース４へ流れる経路に注目すると、かかる経路には、入力抵抗４５と、中性点１３と出力端子１２との間におけるロゴスキーコイル１０の巻線抵抗とが並列に存在する。そのため、かかる経路の漏れ電流も、おおよそすべて中性点１３と出力端子１２との間の巻線抵抗に流れてアース４へ流れる。したがって、入力抵抗４５を流れる漏れ電流はごく微小の値となる。

以上から、漏れ電流がロゴスキーコイル１０の巻線間容量を介してアース４へ流れる経路では、入力抵抗４４，４５の各々の両端に生じるコモンモードノイズＶ_ＣＭの大きさは、下記式（４）で表される。下記式（４）において、「Ｒａ」は、入力抵抗４４，４５の抵抗値を示し、「ｒ」は、中性点１３から各出力端子１１，１２までの巻線抵抗の値を示し、「Ｉ_ｒｅａｑ」は、漏れ電流の大きさを示す。
Ｖ_ＣＭ＝Ｉ_ｒｅａｑ×（ｒ×Ｒａ）／（ｒ＋Ｒａ）
＝Ｉ_ｒｅａｑ×ｒ／｛（ｒ／Ｒａ）＋１｝ ・・・（４）

電流検出装置１において、ロゴスキーコイル１０の内部抵抗ｒの抵抗値は、例えば、数オームから数百オームであり、入力抵抗４４，４５の抵抗値は、例えば、数十キロオームから数メガオームの値である。この場合、内部抵抗ｒの抵抗値は、入力抵抗４４，４５の抵抗値と比べて少なくとも１００倍以上小さな値となるため、内部抵抗ｒと入力抵抗４４，４５との並列回路の抵抗値は、内部抵抗ｒの抵抗値に近似する。したがって、コモンモードノイズＶ_ＣＭの大きさは、下記式（５）のようにみなすことができる。
Ｖ_ＣＭ＝Ｉ_ｒｅａｑ×ｒ ・・・（５）

導体２に流れる電流が商用周波数の交流電流である場合、商用周波数帯において、入力抵抗４４，４５のインピーダンスに比べてロゴスキーコイル１０の巻線間容量およびケーブル３０の浮遊容量によるインピーダンスは十分大きな値となる。そのため、漏れ電流Ｉ_ｒｅａｑの大きさは、ロゴスキーコイル１０の巻線間容量およびケーブル３０の浮遊容量の値によって決まる。

ここで、ロゴスキーコイル１０とロゴスキーコイル１０Ａとが互いに巻き数が同じであり、ケーブル３０とケーブル３０Ａとで互いに配線長が同じであるとする。この場合、漏れ電流Ｉ_ｒｅａｑの大きさは、電流検出装置１と電流検出装置１Ａとで同じ値となる。そして、ｒ＜＜Ｒａであることから、上記式（３）で示されるコモンモードノイズＶ_ＣＭに比べ、上記式（５）で示されるコモンモードノイズＶ_ＣＭの方が大幅に小さい値になる。すなわち、電流検出装置１で生じるコモンモードノイズＶ_ＣＭは、電流検出装置１Ａで生じるコモンモードノイズＶ_ＣＭに比べて大幅に小さい値になる。

次に、アナロググラウンド３とアース４の間にコモンモード電圧Ｖｃｏｍが生じた場合に、漏れ電流がケーブル３０の浮遊容量を介してアース４へ流れる経路について図５を参照して説明する。図５は、実施の形態１にかかる電流検出装置において漏れ電流がケーブルの浮遊容量を介してアースへ流れる経路を説明するための図である。なお、図５では、算出部６０を省略している。

説明を簡単にするため、図５において、漏れ電流がケーブル３０の浮遊容量を介してアース４へ流れる仮想点１５ａ，１５ｂ，１５ｃを、ケーブル３０の各線路に設けている。仮想点１５ａは、出力端子１１に繋がる仮想点であり、仮想点１５ｂは、出力端子１２に繋がる仮想点であり、仮想点１５ｃは、中性点１３に繋がる仮想点である。

まず、漏れ電流が仮想点１５ａからケーブル３０の浮遊容量を介してアース４へ流れる経路に注目すると、かかる経路には、入力抵抗４４と、中性点１３と出力端子１１との間におけるロゴスキーコイル１０の巻線抵抗とが並列に存在する。

ロゴスキーコイル１０を用いた電流検出装置１では、上述したように、入力抵抗４４，４５が巻線抵抗に比べて十分大きな値である。そのため、漏れ電流が仮想点１５ａからケーブル３０の浮遊容量を介してアース４へ流れる経路では、おおよそすべての漏れ電流が中性点１３と出力端子１１との間の巻線抵抗を通ってアース４へ流れる。したがって、入力抵抗４４を流れる漏れ電流はごく微小の値となる。

同様に、漏れ電流が仮想点１５ｂからケーブル３０の浮遊容量を介してアース４へ流れる経路に注目すると、かかる経路には、入力抵抗４５と、中性点１３と出力端子１２との間におけるロゴスキーコイル１０の巻線抵抗とが並列に存在する。そのため、かかる経路の漏れ電流も、おおよそすべて中性点１３と出力端子１２との間の巻線抵抗に流れてアース４へ流れる。したがって、入力抵抗４５を流れる漏れ電流はごく微小の値となる。

以上から、漏れ電流がケーブル３０の浮遊容量を介してアース４へ流れる経路では、入力抵抗４４，４５の各々の両端に生じるコモンモードノイズＶ_ＣＭの大きさは、下記式（６）で表され、上記式（４）と同じである。
Ｖ_ＣＭ＝Ｉ_ｒｅａｑ×（ｒ×Ｒａ）／（ｒ＋Ｒａ） ・・・（６）

したがって、漏れ電流がケーブル３０の浮遊容量を介してアース４へ流れる経路では、漏れ電流がロゴスキーコイル１０の線間容量を介してアース４へ流れる経路と同様に、商用周波数帯において、入力抵抗４４，４５のインピーダンスに比べて巻線間容量および浮遊容量によるインピーダンスは十分大きな値となる。

以上のように、アナロググラウンド３とアース４の間にコモンモード電圧Ｖｃｏｍが生じた場合において、入力抵抗４４，４５を流れる漏れ電流は中性点１３からロゴスキーコイル１０の巻線間容量およびケーブル３０の浮遊容量の各々を介してアース４へ流れる経路にバイパスされる。そのため、電流検出装置１では、入力抵抗４４，４５の各々の両端に発生するコモンモードノイズを低減することができ、電流検出装置１Ａに比べて、ノイズ環境下における電流の検出精度を向上させることができる。

次に、ロゴスキーコイル１０の構成について説明する。図６は、実施の形態１にかかるロゴスキーコイルの構成の一例を示す図である。

図６に示すロゴスキーコイル１０は、環状のボビン１７と、ボビン１７の外周に螺旋状に取り付けられ被覆を有するコイル１８とを備える。コイル１８は、出力端子１１に一端が接続され、他端が中性点１３に接続される第１コイル部１８ａと、出力端子１２に一端が接続され、他端が中性点１３に接続される第２コイル部１８ｂとを含む。第１コイル部１８ａおよび第２コイル部１８ｂは、互いの出力電圧を同じにするために、互いの巻き数は同じである。

第１コイル部１８ａは、中性点１３から図６における反時計回りにボビン１７の外周を沿ってボビン１７の半周分弱ほど這わせた後、出力端子１１に向けて反時計回りにボビン１７の外周に巻き付けた構造を有する。第２コイル部１８ｂは、中性点１３から図６における時計回りにボビン１７の外周を沿ってボビン１７の半周分弱ほど這わせた後、出力端子１２に向けて反時計回りにボビン１７の外周に巻き付けた構造を有する。なお、第１コイル部１８ａは、出力端子１１に向けて時計回りにボビン１７の外周に巻き付けた構造であってもよく、第２コイル部１８ｂは、出力端子１２に向けて時計回りにボビン１７の外周に巻き付けた構造であってもよい。

ロゴスキーコイル１０は、図６に示す形状に限定されず、半リング状のロゴスキーコイルを２つ組み合わせて構成することもできる。図７は、実施の形態１にかかるロゴスキーコイルの構成の他の例を示す図である。

図７に示すロゴスキーコイル１０は、半円環状のロゴスキーコイルであるハーフロゴスキーコイル１０ａ，１０ｂを組み合わせて構成される。ハーフロゴスキーコイル１０ａ，１０ｂは、分割ロゴスキーコイルの一例である。

各ハーフロゴスキーコイル１０ａ，１０ｂは、半円環状のボビン１７と、ボビン１７の外周に螺旋状に取り付けられ被覆を有するコイル１８とを備える。ボビン１７は、半円環状のボビン本体１７ａと、ボビン本体１７ａの一端に設けられる第１嵌合部１７ｂと、ボビン本体１７ａの他端に設けられる第２嵌合部１７ｃとを備える。第１嵌合部１７ｂは凸状に形成され、第２嵌合部１７ｃは、凹状に形成される。

ハーフロゴスキーコイル１０ａ，１０ｂは、互いの出力電圧を同じにするために、互いのコイル１８の巻き数は同じである。コイル１８の巻き始め点１８ｃは、中性点１３に接続され、コイル１８の巻き終わり点１８ｄは、出力端子１１，１２のいずれかに接続される。

ハーフロゴスキーコイル１０ａは、コイル１８を第２嵌合部１７ｃから第１嵌合部１７ｂへ向けてボビン１７の外周を沿って這わせた後、第１嵌合部１７ｂから第２嵌合部１７ｃへ向けてコイル１８を反時計回りにボビン１７の外周に巻き付けた構造を有する。なお、ハーフロゴスキーコイル１０ａは、第１嵌合部１７ｂから第２嵌合部１７ｃへ向けてコイル１８を時計回りにボビン１７の外周に巻き付けた構造であってもよい。

ハーフロゴスキーコイル１０ｂは、コイル１８を第１嵌合部１７ｂから第２嵌合部１７ｃへ向けてボビン１７の外周を沿って這わせた後、第２嵌合部１７ｃから第１嵌合部１７ｂへ向けてコイル１８を反時計回りにボビン１７の外周に巻き付けた構造を有する。お、ハーフロゴスキーコイル１０ｂは、第２嵌合部１７ｃから第１嵌合部１７ｂへ向けてコイル１８を時計回りにボビン１７の外周に巻き付けた構造であってもよい。

ハーフロゴスキーコイル１０ａとハーフロゴスキーコイル１０ｂとは、互いの第１嵌合部１７ｂと第２嵌合部１７ｃとを接続することで、連結される。具体的には、ハーフロゴスキーコイル１０ａの第１嵌合部１７ｂは、ハーフロゴスキーコイル１０ｂの第２嵌合部１７ｃに嵌合され、ハーフロゴスキーコイル１０ａの第２嵌合部１７ｃは、ハーフロゴスキーコイル１０ｂの第１嵌合部１７ｂに嵌合される。これにより、ハーフロゴスキーコイル１０ａとハーフロゴスキーコイル１０ｂとが連結される。

また、ハーフロゴスキーコイル１０ａ，１０ｂは、互いの巻き始め点１８ｃ同士が接続されており、互いの巻き始め点１８ｃ同士の接続点が、ロゴスキーコイル１０の中性点１３である。このように、ハーフロゴスキーコイル１０ａ，１０ｂを用いることで、簡易な構造で中性点１３を有するロゴスキーコイル１０を作製することができる。

なお、上述した電流検出装置１では、アナログ回路４０に積分回路４２，４３を有する構成であるが、アナログ回路４０は積分回路４２，４３を有しない構成であってもよい。この場合、算出部６０は、ＡＤ変換器５０から出力される２つのデジタル信号の各々を積分する積分処理と、積分回路の積分結果に基づいて、導体２に流れる電流の値を算出する算出処理部とを備える。

また、上述した電流検出装置１では、ＡＤ変換器５０がΔΣ方式のＡＤ変換器であるものとして説明するが、ＡＤ変換器５０は、ΔΣ方式のＡＤ変換器に限定されない。実施の形態１に係る電流検出装置１は、遮断器に用いることができ、特に低圧気中遮断器への適用が好適である。

以上のように、実施の形態１にかかる電流検出装置１は、ロゴスキーコイル１０と、アナログ回路４０と、ＡＤ変換器５０と、算出部６０とを備える。ロゴスキーコイル１０は、導体２の周囲を囲む位置に配置される。アナログ回路４０は、ロゴスキーコイル１０の２つの出力端子１１，１２に接続される差動入力回路４１を有する。ＡＤ変換器５０は、アナログ回路４０から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。算出部６０は、ＡＤ変換器５０から出力されるデジタル信号に基づいて、導体２に流れる電流の値を算出する。ロゴスキーコイル１０は、２つの出力端子１１，１２間に生じる電圧を２等分する位置に設けられる中性点１３を備える。差動入力回路４１のアナロググラウンド３は、ロゴスキーコイル１０の中性点１３に接続される。これにより、電流検出装置１では、アナロググラウンド３にコモンモード電圧Ｖｃｏｍが生じた場合において、入力抵抗４４，４５に流れる漏れ電流が中性点１３を通ってロゴスキーコイル１０の巻線間容量を介してアース４へ流れる経路と、中性点１３とアナロググラウンド３とを結ぶケーブル３０の浮遊容量を介してアース４へと流れる経路とにバイパスされる。そのため、電流検出装置１は、入力抵抗４４，４５間に生じるコモンモードノイズを低減することができ、ノイズ環境下における電流の検出精度を向上させることができる。

また、ロゴスキーコイル１０は、２つのハーフロゴスキーコイル１０ａ，１０ｂの組み合わせによって構成される。ハーフロゴスキーコイル１０ａ，１０ｂは、分割ロゴスキーコイルの一例である。中性点１３は、２つのハーフロゴスキーコイル１０ａ，１０ｂ同士の接続点である。これにより、ロゴスキーコイル１０は、簡易な構造で作製することができる。

また、２つのハーフロゴスキーコイル１０ａ，１０ｂの各々は、半円環状に形成される。ロゴスキーコイル１０は、簡易な構造で作製することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，１Ａ 電流検出装置、２ 導体、３ アナロググラウンド、４ アース、１０，１０Ａ ロゴスキーコイル、１０ａ，１０ｂ ハーフロゴスキーコイル、１１，１２ 出力端子、１３ 中性点、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 仮想点、１７ ボビン、１７ａ ボビン本体、１７ｂ 第１嵌合部、１７ｃ 第２嵌合部、１８ コイル、１８ａ 第１コイル部、１８ｂ 第２コイル部、１８ｃ 巻き始め点、１８ｄ 巻き終わり点、２０，２０Ａ 回路基板、２１，２２，２３ 入力端子、３０，３０Ａ ケーブル、４０ アナログ回路、４１ 差動入力回路、４２，４３ 積分回路、４４，４５ 入力抵抗、５０ ＡＤ変換器、６０ 算出部。

Claims (3)

1. 導体の周囲を囲む位置に配置されるロゴスキーコイルと、
   前記ロゴスキーコイルの２つの出力端子に接続される差動入力回路を有するアナログ回路と、
   前記アナログ回路から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
   前記ＡＤ変換器から出力される前記デジタル信号に基づいて、前記導体に流れる電流の値を算出する算出部と、を備え、
   前記ロゴスキーコイルは、
   前記２つの出力端子間に生じる電圧を２等分する位置に設けられる中性点を備え、
   前記差動入力回路のアナロググラウンドは、
   前記ロゴスキーコイルの前記中性点に接続される
   ことを特徴とする電流検出装置。
2. 前記ロゴスキーコイルは、
   ２つの分割ロゴスキーコイルの組み合わせによって構成され、
   前記中性点は、
   前記２つの分割ロゴスキーコイル同士の接続点である
   ことを特徴とする請求項１に記載の電流検出装置。
3. 前記２つの分割ロゴスキーコイルの各々は、
   半円環状に形成されることを特徴とする請求項２に記載の電流検出装置。

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