磁気センサおよび電流測定装置
【課題】検出感度の低下を抑制する。
【解決手段】噛合部（６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂ）が設けられた複数の磁性板６０を積層して形成された磁性コア３１ａ，３１ｂの各噛合部同士を噛合させた状態において構成される環状体で取り囲んだ検出対象体の磁気を検出可能に構成され、各噛合部は、完全噛合状態において噛合領域の全領域が互いに重なり合う主噛合部（５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ）を備えて構成され、主噛合部には、環状体の内側および外側の少なくとも一方に突出する補助噛合部（５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂ）が設けられ、各補助噛合部は、完全噛合状態において、噛合領域の全領域が他の磁性板６０における主噛合部および補助噛合部の噛合領域と重なり合わず、かつ不完全噛合状態において、噛合領域の一部または全部が他の磁性板における噛合部および補助噛合部のいずれかの噛合領域と重なり合うように形成されている。
【解決手段】噛合部（６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂ）が設けられた複数の磁性板６０を積層して形成された磁性コア３１ａ，３１ｂの各噛合部同士を噛合させた状態において構成される環状体で取り囲んだ検出対象体の磁気を検出可能に構成され、各噛合部は、完全噛合状態において噛合領域の全領域が互いに重なり合う主噛合部（５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ）を備えて構成され、主噛合部には、環状体の内側および外側の少なくとも一方に突出する補助噛合部（５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂ）が設けられ、各補助噛合部は、完全噛合状態において、噛合領域の全領域が他の磁性板６０における主噛合部および補助噛合部の噛合領域と重なり合わず、かつ不完全噛合状態において、噛合領域の一部または全部が他の磁性板における噛合部および補助噛合部のいずれかの噛合領域と重なり合うように形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気を検出する磁気センサ、およびその磁気センサを備えた電流測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の磁気センサとして、特開平１１−２９５３４６号公報において出願人が開示したコアセンサが知られている。このコアセンサは、磁性鋼板を積層して略円弧状に形成された磁気コアにボビンを介して巻回（捲着）された巻線の巻回部位を絶縁材で覆った一対のコアセンサ部を備えて構成されている。また、各コアセンサ部の各磁気コアは、基端噛合部および先端噛合部をそれぞれ備えており、使用時において、各磁気コアの基端噛合部同士が噛合すると共に各磁気コアの先端噛合部同士が噛合するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２９５３４６号公報（第２−３頁、第１−５図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記のコアセンサには、改善すべき以下の課題がある。すなわち、このコアセンサは、使用時において、各磁気コアの各噛合部（基端噛合部および先端噛合部）同士を噛合させる。また、この種のコアセンサは、基端部側の支点を中心として回動するように構成され、各噛合部同士が噛合する向きにバネによって付勢されている。このような構成では、例えば、経年劣化によるバネの付勢力の低下などに起因して各噛合部同士が完全には噛合しないことがある。この場合、各噛合部同士が完全には噛合しない不完全噛合状態では、各噛合部同士が完全に噛合している完全噛合状態と比較して、各噛合部同士が噛合する面積が少なくなるため、これに起因してコアセンサの検出感度が低下して、測定精度が低下するおそれがあるという課題が存在する。この場合、このような課題を改善する手段として、付勢力の大きなバネを用いる構成が考えられる。しかしながら、この構成では２つの磁気コアの各噛合部同士を離反させる（２つの磁気コアを開く）際に大きな力が必要となって操作性が低下する。このため、このような手段を用いることなく上記の課題の改善が可能な構成の開発が望まれている。
【０００５】
本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、検出感度の低下を抑制し得る磁気センサおよび電流測定装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく請求項１記載の磁気センサは、先端部および基端部に噛合部が設けられた複数の磁性板を積層して形成された略弧状の磁性コアを有すると共に当該基端部側の支点を中心として回動可能に構成された一対のセンサ部を備え、前記一対のセンサ部における前記磁性板の前記各噛合部同士を噛合させた状態において環状体が構成されて当該環状体で取り囲んだ検出対象体の磁気を検出する磁気センサであって、前記各噛合部は、当該各噛合部同士が最も重なり合う完全噛合状態において、噛合領域の全領域が互いに重なり合う主噛合部を備えて構成され、前記先端部に設けられた噛合部および前記基端部に設けられた噛合部の少なくとも一方の前記主噛合部には、前記環状体の内側および外側の少なくとも一方に突出する補助噛合部が設けられ、前記各補助噛合部は、前記完全噛合状態において、当該各補助噛合部の噛合領域の全領域が、噛合し合う他の前記磁性板における前記主噛合部および当該他の磁性板における前記補助噛合部の前記噛合領域と重なり合わず、かつ前記主噛合部の前記噛合領域の一部が重なり合わない状態で噛合する不完全噛合状態において、当該各補助噛合部の噛合領域の一部または全部が前記他の磁性板における前記噛合部および当該他の磁性板における前記補助噛合部のいずれかの前記噛合領域と重なり合うように形成されている。
【０００７】
また、請求項２記載の磁気センサは、請求項１記載の磁気センサにおいて、前記一対のセンサ部は、前記磁性コアの周囲に導線を巻回して形成されたコイル部をそれぞれ備えて構成されている。
【０００８】
また、請求項３記載の磁気センサは、請求項１記載の磁気センサにおいて、前記一対のセンサ部の少なくとも一方は、前記環状体に誘起された磁束を検出する磁気検出素子を備えて構成されている。
【０００９】
また、請求項４記載の磁気センサは、請求項１から３のいずれかに記載の磁気センサにおいて、前記補助噛合部は、前記先端部に設けられた噛合部および前記基端部に設けられた噛合部の双方における前記主噛合部に設けられている。
【００１０】
また、請求項５記載の磁気センサは、請求項１から４のいずれかに記載の磁気センサにおいて、前記補助噛合部は、前記環状体の内側および外側の双方に突出するように形成されている。
【００１１】
また、請求項６記載の電流測定装置は、請求項１から５のいずれかに記載の磁気センサと、当該磁気センサによって検出された前記磁気の強度に基づいて前記検出対象体に流れる電流を測定する測定部とを備えている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の磁気センサおよび請求項６記載の電流測定装置によれば、磁性板の先端部に設けられた噛合部および基端部に設けられた噛合部の少なくとも一方の主噛合部に環状体の内側および外側の少なくとも一方に突出する補助噛合部を設けたことにより、バネの付勢力の低下などに起因して各主噛合部における噛合領域の一部が重なり合わない状態で噛合している不完全噛合状態において主噛合部同士の噛合面積（重なり合う面積）が減少したとしても、補助噛合部における噛合領域の一部または全部が噛合し合う他の磁性板における主噛合部および補助噛合部のいずれかの噛合領域と重なり合うことによって主噛合部の噛合面積の減少分を確実に補完することができる。このため、この磁気センサおよび電流測定装置によれば、不完全噛合状態においても、磁気センサによる磁気の検出感度の低下を十分少なく抑えることができる結果、測定精度を十分に向上させることができる。
【００１３】
また、請求項２記載の磁気センサおよび請求項６記載の電流測定装置によれば、磁性コアの周囲に導線を巻回して形成されたコイル部をそれぞれ備えて一対のセンサ部を構成したことにより、検出対象体に流れる微弱な交流電流をこの磁気センサによって非接触で測定することができ、その微弱な交流電流を測定する際の測定精度を十分に向上させることができる。
【００１４】
また、請求項３記載の磁気センサおよび請求項６記載の電流測定装置によれば、環状体に誘起された磁束を検出する磁気検出素子を一対のセンサ部の少なくとも一方に備えたことにより、検出対象体に流れる直流電流および交流電流の双方をこの磁気センサによって非接触で測定することができ、各電流を測定する際の測定精度を十分に向上させることができる。
【００１５】
また、請求項４記載の磁気センサおよび請求項６記載の電流測定装置によれば、磁性板の先端部に設けられた噛合部および基端部に設けられた噛合部の双方における主噛合部に補助噛合部を設けたことにより、不完全噛合状態において先端部の主噛合部同士および基端部の主噛合部同士の双方の噛合面積が減少したとしても、その双方の減少分を補完することができる。このため、この磁気センサおよび電流測定装置によれば、磁気センサによる磁気の検出感度の低下をさらに少なく抑えることができる結果、測定精度をさらに向上させることができる。
【００１６】
また、請求項５記載の磁気センサおよび請求項６記載の電流測定装置によれば、環状体の内側および外側の双方に突出するように補助噛合部を形成したことにより、不完全噛合状態において他の磁性板における主噛合部および補助噛合部のいずれかの噛合領域と重なり合う面積（噛合面積）を大きくすることができる。このため、この磁気センサおよび電流測定装置によれば、主噛合部の噛合面積の減少分をより確実に補完することができるため、磁気センサによる磁気の検出感度の低下を一層少なく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】電流測定装置１の正面図である。
【図２】電流測定装置１の構成を示す構成図である。
【図３】ケース１２ａ，１２ｂを回動させた状態の電流測定装置１の正面図である。
【図４】センサ１１ａ（１１ｂ）の斜視図である。
【図５】コイル部２１をコイルカバー２２で覆った状態の斜視図である。
【図６】コイル部２１の斜視図である。
【図７】磁性コア３１の構成を示す平面図である。
【図８】主噛合部５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂおよび補助噛合部５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂの噛合状態を説明する第１の説明図である。
【図９】主噛合部５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂおよび補助噛合部５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂの噛合状態を説明する第２の説明図である。
【図１０】主噛合部５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂおよび補助噛合部５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂの噛合状態を説明する第３の説明図である。
【図１１】比較例としての磁性コア１３１の平面図である。
【図１２】噛合面積の測定結果を示す測定結果図である。
【図１３】他の実施例としての磁性コア２３１の構成を示す平面図である。
【図１４】他の実施例としての電流測定装置３０１の正面図である。
【図１５】他の実施例としてのセンサ３１１ａ（３１１ｂ）の斜視図である。
【図１６】他の実施例としてのセンサ３１１ａ（３１１ｂ）における磁性コア３３１およびカバー３２２の構成を示す斜視図である。
【図１７】磁性コア３３１の構成を示す平面図である。
【図１８】主噛合部３５１ａ，３５１ｂ，３５２ａ，３５２ｂおよび補助噛合部３５３ａ，３５３ｂ，３５４ａ，３５４ｂの噛合状態を説明する説明図である。
【図１９】他の実施例としての磁性コア４３１の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る磁気センサおよび電流測定装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１９】
最初に、電流測定装置１の構成について、図面を参照して説明する。図１に示す電流測定装置１は、例えば、検出対象体としての電線２００に流れる電流Ｉ（交流電流：図２参照）を非接触で測定可能なクランプ式の電流測定装置であって、磁気センサ２および本体部３を備えて構成されている。
【００２０】
磁気センサ２は、磁気センサの一例であって、図１に示すように、センサ（センサ部）１１ａ，１１ｂ（以下、区別しないときには「センサ１１」ともいう）およびケース１２ａ，１２ｂ（以下、区別しないときには「ケース１２」ともいう）を備えて、検出対象体としての電線２００に電流Ｉ（交流電流）が流れたときに生じる磁気を検出可能に構成されている。
【００２１】
センサ１１ａ，１１ｂは、図４，５に示すように、コイル部２１、コイルカバー２２およびシールド部２３をそれぞれ備えて構成されている。この場合、センサ１１ａのコイル部２１を、以下、コイル部２１ａともいい、センサ１１ｂのコイル部２１を、以下、コイル部２１ｂともいう。また、センサ１１ａ，１１ｂは同様に構成されているため、以下、共通する部分についてはセンサ１１ａについてのみ説明し、センサ１１ｂについての説明を省略する。
【００２２】
コイル部２１は、図６に示すように、磁性コア３１と、磁性コア３１における先端部および基端部を除く部分を被覆するボビン３２と、ボビン３２の周囲に巻回された導線３３とを備えて、平面視が略弧状（略円弧状）に構成されている。なお、センサ１１ａの磁性コア３１を、以下、磁性コア３１ａともいい、センサ１１ｂの磁性コア３１を、以下、磁性コア３１ｂともいう。
【００２３】
磁性コア３１は、図６に示すように、磁性板（一例として、金属板）６０を複数積層して形成されている。この場合、磁性板６０は、図７に示すように、先端部７１に噛合部６１が設けられると共に基端部７２に噛合部６２が設けられて平面視が略弧状（略円弧状）に形成されている。また、各磁性コア３１は、磁性板６０から噛合部６１，６２を除いた部分と同じ形状の磁性板で形成されたスペーサが各磁性板６０の間に挟み込まれることにより、図６に示すように、各噛合部６１同士の間、および各噛合部６２の間に隙間が生じるように形成されている。なお、磁性コア３１ａの噛合部６１，６２を、以下、噛合部６１ａ，６２ａともいい、磁性コア３１ｂの噛合部６１，６２を、以下、噛合部６１ｂ，６２ｂともいう。
【００２４】
この電流測定装置１では、使用時において、図８に示すように、磁性コア３１ａの噛合部６１ａと磁性コア３１ｂの噛合部６１ｂとが噛合すると共に、磁性コア３１ａの噛合部６２ｂと磁性コア３１ｂの噛合部６２ｂとが噛合し、これによって環状体が構成される。また、この環状体で取り囲んだ検出対象体の磁気をセンサ１１ａ，１１ｂ（磁気センサ２）が検出して検出信号Ｓｄを出力する。
【００２５】
また、噛合部６１は、図７に示すように、主噛合部５１を備えて構成され、噛合部６２は主噛合部５２を備えて構成されている。なお、磁性コア３１ａの主噛合部５１，５２を、以下、主噛合部５１ａ，５２ａともいい、磁性コア３１ｂの主噛合部５１，５２を、以下、主噛合部５１ｂ，５２ｂともいう。
【００２６】
この場合、図８に示すように、主噛合部５１ａの先端部が主噛合部５１ｂの基端部側に位置すると共に主噛合部５１ｂの先端部が主噛合部５１ａの基端部側に位置し、主噛合部５２ａの先端部が主噛合部５２ｂの基端部側に位置すると共に主噛合部５２ｂの先端部が主噛合部５２ａの基端部側に位置する状態において、主噛合部５１ａ，５１ｂにおける噛合領域（同図において斜線を付した領域）の全領域が噛合して、主噛合部５２ａ，５２ｂにおける噛合領域（同図において斜線を付した領域）の全領域が噛合する。言い換えると、この状態では、主噛合部５１ａ，５１ｂにおける噛合領域の全領域が平面視した状態で重なり合い、主噛合部５２ａ，５２ｂにおける噛合領域の全領域が平面視で重なり合う（以下、単に「重なり合う」ともいう）。つまり、この状態では、各主噛合部５１ａ，５１ｂ同士および各主噛合部５２ａ，５２ｂ同士が最も重なり合う（以下、この状態を「完全噛合状態」ともいう）。
【００２７】
また、主噛合部５１には、図７，８に示すように、上記した環状体の内側に突出する補助噛合部５３が設けられ、主噛合部５２には、この環状体の外側に突出する補助噛合部５４が設けられている。なお、磁性コア３１ａに設けられている補助噛合部５３，５４を、以下、補助噛合部５３ａ，５４ａともいい、磁性コア３１ｂに設けられている補助噛合部５３，５４を、以下、補助噛合部５３ｂ，５４ｂともいう。
【００２８】
この場合、補助噛合部５３ａは、図８に示すように、上記した完全噛合状態において、噛合領域の全領域が、主噛合部５１ｂ（他の磁性板６０における主噛合部５１）および補助噛合部５３ｂ（他の磁性板６０における補助噛合部５３）のいずれの噛合領域とも重なり合わない。一方、補助噛合部５３ａは、図９，１０に示すように、各主噛合部５１ａ，５１ｂにおける噛合領域の一部、および各主噛合部５２ａ，５２ｂにおける噛合領域の一部が重なり合わない状態で噛合している不完全噛合状態においては、噛合領域の一部または全部（図９では一部の例を示し、図１０では全部の例を示す）が、主噛合部５１ｂおよび補助噛合部５３ｂのいずれかの噛合領域と重なり合う。
【００２９】
また、補助噛合部５４ａは、図８に示すように、完全噛合状態において、主噛合部５２ｂ（他の磁性板６０における主噛合部５２）および補助噛合部５４ｂ（他の磁性板６０における補助噛合部５４）のいずれの噛合領域とも重なり合わず、図９，１０に示すように、不完全噛合状態において、噛合領域の一部（一部または全部の一例）が、主噛合部５２ｂおよび補助噛合部５４ｂのいずれかの噛合領域と重なり合う。
【００３０】
同様にして、補助噛合部５３ｂは、図８に示すように、完全噛合状態において、主噛合部５１ａ（他の磁性板６０における主噛合部５１）および補助噛合部５３ａ（他の磁性板６０における補助噛合部５３）のいずれの噛合領域とも重なり合わず、図９，１０に示すように、不完全噛合状態においては、噛合領域の一部または全部（図９では一部の例を示し、図１０では全部の例を示す）が、主噛合部５１ａおよび補助噛合部５３ａのいずれかの噛合領域と重なり合う。また、補助噛合部５４ｂは、図８に示すように、完全噛合状態において、主噛合部５２ａ（他の磁性板６０における主噛合部５２）および補助噛合部５４ａ（他の磁性板６０における補助噛合部５４）のいずれの噛合領域とも重なり合わず、図９，１０に示すように、不完全噛合状態において、噛合領域の一部（一部または全部の一例）が、主噛合部５２ａおよび補助噛合部５４ａのいずれかの噛合領域と重なり合う。
【００３１】
コイルカバー２２は、図５に示すように、コイル部２１における導線３３の巻回部分（図６参照）を被覆するようにして配設される。シールド部２３は、磁気センサ２を備えた電流測定装置１を用いて電流を測定する際の外乱の影響を防止する機能を有しており、図４に示すように、コイル部２１に配設されたコイルカバー２２を取り囲むようにして配設されている。
【００３２】
ケース１２ａ，１２ｂは、センサ１１ａ，１１ｂをそれぞれ収容可能に構成されている。この場合、センサ１１ａ，１１ｂは、センサ１１ａ，１１ｂのいずれか一方が、厚み方向（図１における紙面手前側と紙面奥側とを結ぶ方向）に沿って磁性板６０の厚みに相当する長さだけセンサ１１ａ，１１ｂの他方に対して手前側または奥側に位置するようにケース１２ａ，１２ｂにそれぞれ収容されており、このように構成することで、噛合部６１同士および噛合部６２同士の噛合（重なり合い）が可能となっている。
【００３３】
また、ケース１２ａ，１２ｂは、図１に示すように、基端部側（同図における下側）が本体部３におけるケース４５の支点Ｐｆ（図８参照）に固定される図外の支持軸を回動中心として回動可能にケース４５に取り付けられる。また、ケース１２ａ，１２ｂは、図外のバネの付勢力によってセンサ１１ａ，１１ｂの各先端部同士が近接する向き（図１に示す矢印Ａ，Ｂの向き）に付勢されている。
【００３４】
本体部３は、図２に示すように、Ａ／Ｄ変換部４１、表示部４２、操作部４３、制御部４４、およびこれらの各構成要素が収容または配設されるケース４５（図１参照）を備えて構成されている。Ａ／Ｄ変換部４１は、制御部４４と共に測定部を構成し、磁気センサ２から出力される検出信号Ｓｄをアナログ／デジタル変換して電流データＤｉを出力する。表示部４２は、例えば液晶パネルで構成されて、図１に示すように、ケース４５の正面パネルに配設されている。また、表示部４２は、制御部４４の制御に従って各種の測定値等を表示する。
【００３５】
操作部４３は、電源スイッチやレンジ切替えスイッチ等の各種のスイッチを備えて構成されて、図１に示すように、ケース４５の正面パネルに配設されている。また、操作部４３は、スイッチ操作に応じた操作信号を出力する。制御部４４は、操作部４３から出力される操作信号に従って本体部３を構成する各部を制御する。また、制御部４４は、Ａ／Ｄ変換部４１から出力される電流データＤｉに基づいて（つまり磁気センサ２から出力される検出信号Ｓｄに基づいて）電流値Ｉｍを算出すると共に、算出した電流値Ｉｍを表示部４２に表示させる。また、同図に示すように、ケース４５には、ケース１２ａ，１２ｂを回動させるためのレバー４５ａ，４５ａが配設されている。
【００３６】
次に、電流測定装置１を用いて電流Ｉを測定する方法について、図面を参照して説明する。
【００３７】
例えば、図２に示す電線２００に流れている電流Ｉの電流値Ｉｍを測定する際には、操作部４３を操作して測定レンジ等を設定する。次いで、レバー４５ａ，４５ａを図３に示す矢印Ｃ，Ｄの向きに押し込むことにより、センサ１１ａ，１１ｂが収容されたケース１２ａ，１２ｂを同図に示す矢印Ｅ，Ｆの向きに回動させる。この際に、センサ１１ａ，１１ｂの各先端部（コイル部２１ａ，２１ｂにおける磁性コア３１ａ，３１ｂの噛合部６１ａ，６１ｂ）が離間する。
【００３８】
続いて、図１に示すように、電線２００をセンサ１１ａ，１１ｂによって取り囲んだ状態でレバー４５ａ，４５ａの押し込みを解除する。この際に、センサ１１ａ，１１ｂ（ケース１２ａ，１２ｂ）が図外のバネの付勢力によって同図に示す矢印Ａ，Ｂの向きに回動する。また、センサ１１ａ，１１ｂの各コイル部２１ａ，２１ｂにおける各磁性コア３１ａ，３１ｂの各噛合部６１ａ，６１ｂ同士が噛合する。また、各磁性コア３１ａ，３１ｂの各噛合部６２ａ，６２ｂ同士が噛合する。これにより、電線２００が磁気センサ２によって取り囲まれる。
【００３９】
この場合、各噛合部６１ａ，６１ｂの各主噛合部５１ａ，５１ｂ同士および各噛合部６２ａ，６２ｂの各主噛合部５２ａ，５２ｂ同士が最も重なり合う完全噛合状態では、図８に示すように、主噛合部５１ａ，５１ｂにおける噛合領域の全領域が噛合し、主噛合部５２ａ，５２ｂにおける噛合領域の全領域が噛合する。一方、この完全噛合状態では、同図に示すように、補助噛合部５３ａ，５３ｂの噛合領域は、他の磁性板６０における主噛合部５１および補助噛合部５３のいずれの噛合領域とも噛合せず、補助噛合部５４ａ，５４ｂの噛合領域は、他の磁性板６０における主噛合部５２および補助噛合部５４のいずれの噛合領域とも噛合していない。
【００４０】
次いで、各センサ１１ａ，１１ｂが、電線２００に流れている電流Ｉによって電線２００から発生している磁気を検出して、検出信号Ｓｄを出力する。続いて、制御部４４が、Ａ／Ｄ変換部４１を制御して、検出信号Ｓｄをアナログ／デジタル変換させて電流データＤｉを出力させる。次いで、制御部４４は、電流データＤｉに基づいて電流値Ｉｍを算出する。続いて、制御部４４は、表示部４２を制御して、算出した算出した電流値Ｉｍを表示させる。
【００４１】
ここで、例えば、ケース１２ａ，１２ｂを付勢するバネが劣化して、付勢力が低下しているときには、噛合部６１ａ，６１ｂ同士および噛合部６２ａ，６２ｂ同士が完全には噛合しない不完全噛合状態となることがある。この不完全噛合状態では、図９に示すように、各主噛合部５１ａ，５１ｂにおける噛合領域の一部が重なり合わず、各主噛合部５２ａ，５２ｂにおける噛合領域の一部が重なり合わない状態となる。一方、この不完全噛合状態では、同図に示すように、各補助噛合部５３ａ，５３ｂにおける噛合領域の一部が、他の磁性板６０における主噛合部５１および補助噛合部５３のいずれかの噛合領域と重なり合い、各補助噛合部５４ａ，５４ｂにおける噛合領域の一部が、他の磁性板６０における主噛合部５２および補助噛合部５４のいずれかの噛合領域と重なり合う。
【００４２】
この場合、各主噛合部５１同士および各主噛合部５２同士が重なり合う噛合面積が減少したときには、センサ１１ａ，１１ｂによる磁気の検出感度が低下して、これに起因して測定精度が低下するおそれがある。しかしながら、この電流測定装置１では、補助噛合部５３，５４を備えたことで、各主噛合部５１同士および各主噛合部５２同士の噛合面積が減少したとしても、補助噛合部５３，５４における噛合領域の一部（または全部）が他の磁性板６０における主噛合部５１，５２および補助噛合部５３，５４のいずれかの噛合領域と重なり合い、各主噛合部５１同士および各主噛合部５２同士の噛合面積の減少分がある程度補完される。このため、この電流測定装置１では、バネの付勢力の低下などに起因して各磁性コア３１の各主噛合部５１における噛合領域および各主噛合部５２における噛合領域が完全には重なり合わない不完全噛合状態においても、センサ１１ａ，１１ｂによる磁気の検出感度の低下が少なく抑えられる。したがって、この電流測定装置１では、測定精度が十分に向上されている。
【００４３】
なお、発明者らは、補助噛合部５３，５４を備えた磁性コア３１を用いた磁気センサ２の効果を検証するため、主噛合部５１，５２および補助噛合部５３，５４の噛合面積が噛合状態の違いによってどのように変化するかを測定した。この測定では、主噛合部５１，５２および補助噛合部５３，５４を図７の示す形状に形成した磁性コア３１ａ，３１ｂを作製した。次いで、図８に示すように、各磁性コア３１ａ，３１ｂの各主噛合部５１同士および各主噛合部５２同士が最も重なり合う完全噛合状態で、主噛合部５１，５２および補助噛合部５３，５４の噛合面積を測定した。
【００４４】
また、図９に示すように、支点Ｐｆを回動中心として、磁性コア３１ａに対して磁性コア３１ｂを０．５°回動させて不完全噛合状態とし（以下、この状態を「０．５°の状態」ともいい、上記した完全噛合状態を「０°の状態」ともいう）、主噛合部５１，５２および補助噛合部５３，５４の噛合面積を測定した。また、図１０に示すように、支点Ｐｆを回動中心として、磁性コア３１ａに対して磁性コア３１ｂをさらに０．５°（つまり、完全噛合状態から１°）回動させて（以下、この状態を「１°の状態」ともいう）、主噛合部５１，５２および補助噛合部５３，５４の噛合面積を測定した。
【００４５】
また比較例として、図１１に示すように、先端部１７１に設けた噛合部１６１の主噛合部１５１、および基端部１７２に設けた噛合部１６２の主噛合部１５２のいずれにも補助噛合部５３，５４に相当する部材を設けていない磁性板１６０を用いて磁性コア１３１を一対作製し、上記と同様にして０°の状態、０．５°の状態、および１°の状態で主噛合部１５１，１５２の噛合面積を測定した。
【００４６】
この結果、図１２に示すように、補助噛合部５３，５４を設けていない磁性コア１３１では、０°の状態における主噛合部１５１の噛合面積Ｍ１を１００とすると、０．５°の状態における噛合面積Ｍ１が８３．６（減少率が１６．４％）で、１°の状態における噛合面積Ｍ１が６７．５（減少率が３２．５％）であった。また、磁性コア１３１では、０°の状態における主噛合部１５２の噛合面積Ｍ２を１００とすると、０．５°の状態における噛合面積Ｍ２が９４．３（減少率が５．７％）で、１°の状態における噛合面積Ｍ２が８８．５（減少率が１１．５％）であった。
【００４７】
これに対して、補助噛合部５３，５４を備えた磁性コア３１では、０°の状態における主噛合部５１および補助噛合部５３の噛合面積Ｍ３を１００とすると、０．５°の状態における噛合面積Ｍ３が８４．５（減少率が１５．５％）で、１°の状態における噛合面積Ｍ３が６８．４（減少率が３１．６％）であった。また、磁性コア３１では、０°の状態における主噛合部５２および補助噛合部５４の噛合面積Ｍ４を１００とすると、０．５°の状態における噛合面積Ｍ４が９４．５（減少率が５．５％）で、１°の状態における噛合面積Ｍ４が８８．７（減少率が１１．３％）であった。
【００４８】
この結果から、磁性コア３１に補助噛合部５３，５４を配設したことで、不完全噛合状態における主噛合部５１，５２の噛合面積の減少分がある程度補完され、噛合面積の全体としての減少率が少なく抑えられることが明らかである。
【００４９】
このように、この磁気センサ２および電流測定装置１によれば、磁性板６０の先端部７１に設けられた噛合部６１の主噛合部５１、および基端部７２に設けられた噛合部６２の主噛合部５２の少なくとも一方に、環状体の内側および外側の少なくとも一方に突出する補助噛合部５３，５４を設けたことにより、バネの付勢力の低下などに起因して各主噛合部５１，５２における噛合領域の一部が重なり合わない状態で噛合している不完全噛合状態において主噛合部５１，５２同士の噛合面積（重なり合う面積）が減少したとしても、補助噛合部５３，５４における噛合領域の一部または全部が他の磁性板６０における主噛合部５１，５２および補助噛合部５３，５４のいずれかの噛合領域と重なり合うことによって主噛合部５１，５２の噛合面積の減少分を確実に補完することができる。このため、この磁気センサ２および電流測定装置１によれば、不完全噛合状態においても、センサ１１ａ，１１ｂによる磁気の検出感度の低下を十分少なく抑えることができる結果、測定精度を十分に向上させることができる。
【００５０】
また、この磁気センサ２および電流測定装置１によれば、磁性コア３１の周囲に導線３３を巻回して形成されたコイル部２１をそれぞれ備えて一対のセンサ１１を構成したことにより、検出対象体に流れる微弱な交流電流をこの磁気センサ２によって非接触で測定することができ、その微弱な交流電流を測定する際の測定精度を十分に向上させることができる。
【００５１】
また、この磁気センサ２および電流測定装置１によれば、磁性板６０の先端部７１に設けられた噛合部６１および基端部７２に設けられた噛合部６２の双方における主噛合部５１，５２に補助噛合部５３，５４を設けたことにより、不完全噛合状態において主噛合部５１同士および主噛合部５２同士の双方の噛合面積が減少したとしても、その双方の減少分を補完することができる。このため、この磁気センサ２および電流測定装置１によれば、センサ１１ａ，１１ｂによる磁気の検出感度の低下をさらに少なく抑えることができる結果、測定精度をさらに向上させることができる。
【００５２】
なお、磁気センサおよび電流測定装置の構成は、上記した構成に限定されない。例えば、環状体の内側に突出する補助噛合部５３を主噛合部５１に設けた例について上記したが、この補助噛合部５３に代えて、または、この補助噛合部５３と共に、環状体の外側に突出する補助噛合部を主噛合部５１に設ける構成を採用することもできる。また、環状体の外側に突出する補助噛合部５４を主噛合部５２に設けた例について上記したが、この補助噛合部５４に代えて、または、この補助噛合部５４と共に、環状体の内側に突出する補助噛合部を主噛合部５２に設ける構成を採用することもできる。
【００５３】
具体的には、図１３に示す磁性コア２３１を採用することができる。なお、磁性コア２３１の説明において、上記した磁性コア３１と同じ構成要素については、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。同図に示すように、この磁性コア２３１を構成する磁性板２６０の先端部２７１における噛合部２６１の主噛合部２５１には、２つの磁性コア２３１によって構成される環状体の内側に突出する補助噛合部５３および環状体の外側に突出する補助噛合部２５３の双方が設けられている。また、磁性板２６０の基端部２７２における噛合部２６２の主噛合部２５２には、環状体の外側に突出する補助噛合部５４および環状体の内側に突出する補助噛合部２５４の双方が設けられている。この構成によれば、環状体の内側および外側の双方に突出するように補助噛合部５３，２５３，５４，２５４を形成したことにより、不完全噛合状態において他の磁性板２６０における主噛合部２５１，２５２および補助噛合部５３，２５３，５４，２５４のいずれかの噛合領域と重なり合う面積（噛合面積）を大きくすることができる。このため、この構成によれば、主噛合部２５１，２５２の噛合面積の減少分をより確実に補完することができるため、磁気の検出感度の低下を一層少なく抑えることができる。
【００５４】
また、上記の磁性コア３１，２３１以外の構成例として、各主噛合部に設けられている上記の各補助噛合部５３，２５３，５４，２５４の組み合わせが異なる次のような各磁性コアを採用することができる。具体的には、補助噛合部５３，２５３，２５４が設けられている磁性コア、補助噛合部５３，５４，２５４が設けられている磁性コア、補助噛合部５３，２５３，５４が設けられている磁性コア、補助噛合部２５３，５４，２５４が設けられている磁性コア、補助噛合部５３，２５４が設けられている磁性コア、補助噛合部２５３，５４が設けられている磁性コア、および補助噛合部２５３，２５４が設けられている磁性コアを採用することができる。
【００５５】
また、磁性板６０，２６０の先端部７１，２７１に設けられた主噛合部５１，２５１および基端部７２，２７２に設けられた主噛合部５２，２５２の双方に補助噛合部を設けた例について上記したが、主噛合部５１，２５１および主噛合部５２，２５２の一方にのみ補助噛合部を設ける構成を採用することもできる。この場合、この補助噛合部としては、環状体の内側および外側のいずれか一方に突出する補助噛合部でもよいし、環状体の内側および外側の双方に突出する補助噛合部でもよい。
【００５６】
次に、電流測定装置の他の構成例としての電流測定装置３０１について、添付図面を参照して説明する。なお、電流測定装置３０１の説明において、上記した電流測定装置１と同じ構成要素については、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。図１４に示すように、この電流測定装置３０１は、例えば、検出対象体としての電線２００に流れる電流Ｉ（直流電流および交流電流の双方）を非接触で測定可能なクランプ式の電流測定装置であって、磁気センサ３０２および本体部３を備えて構成されている。
【００５７】
磁気センサ３０２は、磁気センサの他の一例であって、図１４に示すように、センサ（センサ部）３１１ａ，３１１ｂ（以下、区別しないときには「センサ３１１」ともいう）およびケース３１２ａ，３１２ｂを備えて、検出対象体としての電線２００に電流Ｉ（直流電流および交流電流）が流れたときに生じる磁気を検出可能に構成されている。
【００５８】
センサ３１１ａ，３１１ｂは、図１５，１６に示すように、磁性コア３３１、カバー３２２、シールド部３２３および磁気検出素子３２４（図１７参照）をそれぞれ備えて平面視が略弧状（略円弧状）に構成されている。なお、センサ３１１ａの磁性コア３３１を、以下、磁性コア３３１ａともいい、センサ３１１ｂの磁性コア３３１を、以下、磁性コア３３１ｂともいう。また、センサ３１１ａ，３１１ｂは同様に構成されているため、以下、共通する部分についてはセンサ３１１ａについてのみ説明し、センサ３１１ｂについての説明を省略する。
【００５９】
磁性コア３３１は、図１６に示すように、磁性板（一例として、金属板）３６０を複数積層して形成されている。磁性板３６０は、図１７，１８に示すように、平面視が略弧状（略円弧状）に形成されている。また、磁性板３６０は、上記した磁性コア３１における磁性板６０の噛合部６１と同じ形状の噛合部３６１が先端部３７１に設けられると共に、磁性板６０の噛合部６２と同じ形状の噛合部３６２が基端部３７２に設けられている。また、磁性コア３３１は、磁性コア３１と同様にして、スペーサが各磁性板３６０の間に挟み込まれることにより、図１６に示すように、各噛合部３６１同士の間、および各噛合部３６２の間に隙間が生じるように形成されている。なお、磁性コア３３１ａの噛合部３６１，３６２を、以下、噛合部３６１ａ，３６２ａともいい、磁性コア３３１ｂの噛合部３６１，３６２を、以下、噛合部３６１ｂ，３６２ｂともいう。
【００６０】
また、磁性コア３３１は、図１７に示すように、長さ方向の中間部位において、先端部３７１側の半体（以下「先端部側半体」ともいう）と、基端部３７２側の半体（以下「基端部側半体」ともいう）とに分割され、両者の間に隙間が形成されている。
【００６１】
この電流測定装置３０１では、使用時において、図１８に示すように、磁性コア３３１ａの噛合部３６１ａと磁性コア３３１ｂの噛合部３６１ｂとが噛合すると共に、磁性コア３３１ａの噛合部３６２ａと磁性コア３３１ｂの噛合部３６２ｂとが噛合し、これによって環状体が構成される。また、環状体で取り囲んだ検出対象体の磁気によってこの環状体に誘起された磁束を磁気検出素子３２４が検出して検出信号Ｓｄを出力する。
【００６２】
また、図１７，１８に示すように、噛合部３６１は、上記した磁性コア３１における噛合部６１の主噛合部５１と同様の機能を有する主噛合部３５１を備えて構成され、噛合部３６２は、上記した磁性コア３１における噛合部６２の主噛合部５２と同様の機能を有する主噛合部３５２を備えて構成されている。なお、磁性コア３３１ａの主噛合部３５１，３５２を、以下、主噛合部３５１ａ，３５２ａともいい、磁性コア３３１ｂの主噛合部３５１，３５２を、以下、主噛合部３５１ｂ，３５２ｂともいう。
【００６３】
また、主噛合部３５１には、図１７に示すように、上記した磁性コア３１における噛合部６１の補助噛合部５３と同様の機能を有する補助噛合部３５３が設けられ、主噛合部３５２には、上記した磁性コア３１における噛合部６１の補助噛合部５３と同様の機能を有する補助噛合部３５４が設けられている。なお、磁性コア３３１ａに設けられている補助噛合部３５３，３５４を、以下、補助噛合部３５３ａ，３５４ａともいい、磁性コア３３１ｂに設けられている補助噛合部３５３，３５４を、以下、補助噛合部３５３ｂ，３５４ｂともいう。
【００６４】
カバー３２２は、図１６に示すように、磁性コア３３１における噛合部３６１，３６２を除く部分を覆うように配設されて、２つに分割された磁性コア３３１の先端部側半体と磁性コア３３１の基端部側半体とを１つの弧状の磁性コア３３１をなすように連結する。シールド部３２３は、上記したシールド部２３と同様の機能を有しており、図１５に示すように、磁性コア３３１に配設されたカバー３２２を取り囲むようにして配設されている。
【００６５】
磁気検出素子３２４は、一例として、ホール素子や、フラックスゲート型の磁気検出素子で構成され、図１７に示すように、磁性コア３３１における先端部側半体と基端部側半体との間の隙間に配設されている。この磁気検出素子３２４は、２つの磁性コア３３１ａ，３３１ｂによって構成される環状体で検出対象体としての電線２００を取り囲んだときに、電線２００に流れる電流Ｉ（直流電流および交流電流）によって生じる磁気によってこの環状体に誘起された磁束を検出して検出信号Ｓｄを出力する。この場合、この磁気センサ３０２では、一例として、磁性コア３３１ａ，３３１ｂの双方に磁気検出素子３２４が配設されているが、磁性コア３３１ａ，３３１ｂの一方にのみ磁気検出素子３２４を配設する構成を採用することもできる。また、磁性コア３３１ａ，３３１ｂの一方または双方に磁気検出素子３２４を複数配設する構成を採用することもできる。なお、この構成を採用するときには、磁性コア３３１を３つ以上に分割して磁気検出素子３２４の数と同数の隙間を設ける。
【００６６】
ケース３１２ａ，３１２ｂは、センサ３１１ａ，３１１ｂをそれぞれ収容可能に構成されている。この場合、センサ３１１ａ，３１１ｂは、噛合部３６１同士および噛合部３６２同士の噛合（重なり合い）が可能な状態でケース３１２ａ，３１２ｂにそれぞれ収容されている。また、ケース３１２ａ，３１２ｂは、図１４に示すように、基端部側（同図における下側）が本体部３におけるケース４５の支点Ｐｆ（図１８参照）に固定される図外の支持軸を回動中心として回動可能にケース４５に取り付けられる。また、ケース３１２ａ，３１２ｂは、図外のバネの付勢力によってセンサ３１１ａ，３１１ｂの各先端部同士が近接する向き（図１４に示す矢印Ａ，Ｂの向き）に付勢されている。
【００６７】
この磁気センサ３０２および電流測定装置３０１においても、磁性板３６０の先端部３７１に設けられた噛合部３６１の主噛合部３５１、および基端部３７２に設けられた噛合部３６２の主噛合部３５２の少なくとも一方に、環状体の内側および外側の少なくとも一方に突出する補助噛合部３５３，３５４を設けたことにより、上記した磁気センサ２および電流測定装置１と同様に、不完全噛合状態においても、センサ３１１ａ，３１１ｂによる磁気の検出感度の低下を十分少なく抑えることができる結果、測定精度を十分に向上させることができる。
【００６８】
また、この磁気センサ３０２および電流測定装置３０１によれば、一対のセンサ３１１ａ，３１１ｂによって構成される環状体に誘起された磁束を検出する磁気検出素子３２４を一対のセンサ３１１ａ，３１１ｂの少なくとも一方に備えたことにより、検出対象体に流れる直流電流および交流電流の双方をこの磁気センサ３０２によって非接触で測定することができ、各電流を測定する際の測定精度を十分に向上させることができる。
【００６９】
また、図１９に示す磁性コア４３１を採用することもできる。なお、磁性コア３３１と同じ構成要素については、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。同図に示すように、この磁性コア４３１を構成する磁性板４６０の先端部４７１における噛合部４６１の主噛合部４５１には、２つの磁性コア４３１によって構成される環状体の内側に突出する補助噛合部３５３および環状体の外側に突出する補助噛合部４５３の双方が設けられている。また、磁性板４６０の基端部４７２における噛合部４６２の主噛合部４５２には、環状体の外側に突出する補助噛合部３５４および環状体の内側に突出する補助噛合部４５４の双方が設けられている。この構成によれば、環状体の内側および外側の双方に突出するように補助噛合部３５３，４５３，３５４，４５４を形成したことにより、不完全噛合状態において他の磁性板４６０における主噛合部４５１，４５２および補助噛合部３５３，４５３，３５４，４５４のいずれかの噛合領域と重なり合う面積（噛合面積）を大きくすることができる。このため、この構成によれば、主噛合部４５１，４５２の噛合面積の減少分をより確実に補完することができるため、磁気の検出感度の低下を一層少なく抑えることができる。
【００７０】
また、上記の磁性コア３３１，４３１以外の構成例として、各主噛合部に設けられている上記の各補助噛合部３５３，４５３，３５４，４５４の組み合わせが異なる次のような各磁性コアを採用することができる。具体的には、補助噛合部３５３，４５３，４５４が設けられている磁性コア、補助噛合部３５３，３５４，４５４が設けられている磁性コア、補助噛合部３５３，４５３，３５４が設けられている磁性コア、補助噛合部４５３，３５４，４５４が設けられている磁性コア、補助噛合部３５３，４５４が設けられている磁性コア、補助噛合部４５３，３５４が設けられている磁性コア、および補助噛合部４５３，４５４が設けられている磁性コアを採用することができる。
【００７１】
また、磁性板３６０，４６０の先端部３７１，４７１に設けられた主噛合部３５１，４５１および基端部３７２，４７２に設けられた主噛合部３５２，４５２の双方に補助噛合部を設けた例について上記したが、主噛合部３５１，４５１および主噛合部３５２，４５２の一方にのみ補助噛合部を設ける構成を採用することもできる。この場合、この補助噛合部としては、環状体の内側および外側のいずれか一方に突出する補助噛合部でもよいし、環状体の内側および外側の双方に突出する補助噛合部でもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１，３０１ 電流測定装置
２，３０２ 磁気センサ
２１ コイル部
３１，２３１，３３１，４３１ 磁性コア
３２ ボビン
３３ 導線
４１ Ａ／Ｄ変換部
４４ 制御部
６１，６２，２６１，２６２，３６１，３６２，４６１，４６２ 噛合部
５１，５２，２５１，２５２，３５１，３５２，４５１，４５２ 主噛合部
５３，５４，２５３，２５４，３５３，３５４，４５３，４５４ 補助噛合部
６０，２６０，３６０，４６０ 磁性板
７１，２７１，３７１，４７１ 先端部
７２，２７２，３７２，４７２ 基端部
２００ 電線
３２４ 磁気検出素子
Ｉｍ 電流値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気を検出する磁気センサ、およびその磁気センサを備えた電流測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の磁気センサとして、特開平１１−２９５３４６号公報において出願人が開示したコアセンサが知られている。このコアセンサは、磁性鋼板を積層して略円弧状に形成された磁気コアにボビンを介して巻回（捲着）された巻線の巻回部位を絶縁材で覆った一対のコアセンサ部を備えて構成されている。また、各コアセンサ部の各磁気コアは、基端噛合部および先端噛合部をそれぞれ備えており、使用時において、各磁気コアの基端噛合部同士が噛合すると共に各磁気コアの先端噛合部同士が噛合するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２９５３４６号公報（第２−３頁、第１−５図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記のコアセンサには、改善すべき以下の課題がある。すなわち、このコアセンサは、使用時において、各磁気コアの各噛合部（基端噛合部および先端噛合部）同士を噛合させる。また、この種のコアセンサは、基端部側の支点を中心として回動するように構成され、各噛合部同士が噛合する向きにバネによって付勢されている。このような構成では、例えば、経年劣化によるバネの付勢力の低下などに起因して各噛合部同士が完全には噛合しないことがある。この場合、各噛合部同士が完全には噛合しない不完全噛合状態では、各噛合部同士が完全に噛合している完全噛合状態と比較して、各噛合部同士が噛合する面積が少なくなるため、これに起因してコアセンサの検出感度が低下して、測定精度が低下するおそれがあるという課題が存在する。この場合、このような課題を改善する手段として、付勢力の大きなバネを用いる構成が考えられる。しかしながら、この構成では２つの磁気コアの各噛合部同士を離反させる（２つの磁気コアを開く）際に大きな力が必要となって操作性が低下する。このため、このような手段を用いることなく上記の課題の改善が可能な構成の開発が望まれている。
【０００５】
本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、検出感度の低下を抑制し得る磁気センサおよび電流測定装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく請求項１記載の磁気センサは、先端部および基端部に噛合部が設けられた複数の磁性板を積層して形成された略弧状の磁性コアを有すると共に当該基端部側の支点を中心として回動可能に構成された一対のセンサ部を備え、前記一対のセンサ部における前記磁性板の前記各噛合部同士を噛合させた状態において環状体が構成されて当該環状体で取り囲んだ検出対象体の磁気を検出する磁気センサであって、前記各噛合部は、当該各噛合部同士が最も重なり合う完全噛合状態において、噛合領域の全領域が互いに重なり合う主噛合部を備えて構成され、前記先端部に設けられた噛合部および前記基端部に設けられた噛合部の少なくとも一方の前記主噛合部には、前記環状体の内側および外側の少なくとも一方に突出する補助噛合部が設けられ、前記各補助噛合部は、前記完全噛合状態において、当該各補助噛合部の噛合領域の全領域が、噛合し合う他の前記磁性板における前記主噛合部および当該他の磁性板における前記補助噛合部の前記噛合領域と重なり合わず、かつ前記主噛合部の前記噛合領域の一部が重なり合わない状態で噛合する不完全噛合状態において、当該各補助噛合部の噛合領域の一部または全部が前記他の磁性板における前記噛合部および当該他の磁性板における前記補助噛合部のいずれかの前記噛合領域と重なり合うように形成されている。
【０００７】
また、請求項２記載の磁気センサは、請求項１記載の磁気センサにおいて、前記一対のセンサ部は、前記磁性コアの周囲に導線を巻回して形成されたコイル部をそれぞれ備えて構成されている。
【０００８】
また、請求項３記載の磁気センサは、請求項１記載の磁気センサにおいて、前記一対のセンサ部の少なくとも一方は、前記環状体に誘起された磁束を検出する磁気検出素子を備えて構成されている。
【０００９】
また、請求項４記載の磁気センサは、請求項１から３のいずれかに記載の磁気センサにおいて、前記補助噛合部は、前記先端部に設けられた噛合部および前記基端部に設けられた噛合部の双方における前記主噛合部に設けられている。
【００１０】
また、請求項５記載の磁気センサは、請求項１から４のいずれかに記載の磁気センサにおいて、前記補助噛合部は、前記環状体の内側および外側の双方に突出するように形成されている。
【００１１】
また、請求項６記載の電流測定装置は、請求項１から５のいずれかに記載の磁気センサと、当該磁気センサによって検出された前記磁気の強度に基づいて前記検出対象体に流れる電流を測定する測定部とを備えている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の磁気センサおよび請求項６記載の電流測定装置によれば、磁性板の先端部に設けられた噛合部および基端部に設けられた噛合部の少なくとも一方の主噛合部に環状体の内側および外側の少なくとも一方に突出する補助噛合部を設けたことにより、バネの付勢力の低下などに起因して各主噛合部における噛合領域の一部が重なり合わない状態で噛合している不完全噛合状態において主噛合部同士の噛合面積（重なり合う面積）が減少したとしても、補助噛合部における噛合領域の一部または全部が噛合し合う他の磁性板における主噛合部および補助噛合部のいずれかの噛合領域と重なり合うことによって主噛合部の噛合面積の減少分を確実に補完することができる。このため、この磁気センサおよび電流測定装置によれば、不完全噛合状態においても、磁気センサによる磁気の検出感度の低下を十分少なく抑えることができる結果、測定精度を十分に向上させることができる。
【００１３】
また、請求項２記載の磁気センサおよび請求項６記載の電流測定装置によれば、磁性コアの周囲に導線を巻回して形成されたコイル部をそれぞれ備えて一対のセンサ部を構成したことにより、検出対象体に流れる微弱な交流電流をこの磁気センサによって非接触で測定することができ、その微弱な交流電流を測定する際の測定精度を十分に向上させることができる。
【００１４】
また、請求項３記載の磁気センサおよび請求項６記載の電流測定装置によれば、環状体に誘起された磁束を検出する磁気検出素子を一対のセンサ部の少なくとも一方に備えたことにより、検出対象体に流れる直流電流および交流電流の双方をこの磁気センサによって非接触で測定することができ、各電流を測定する際の測定精度を十分に向上させることができる。
【００１５】
また、請求項４記載の磁気センサおよび請求項６記載の電流測定装置によれば、磁性板の先端部に設けられた噛合部および基端部に設けられた噛合部の双方における主噛合部に補助噛合部を設けたことにより、不完全噛合状態において先端部の主噛合部同士および基端部の主噛合部同士の双方の噛合面積が減少したとしても、その双方の減少分を補完することができる。このため、この磁気センサおよび電流測定装置によれば、磁気センサによる磁気の検出感度の低下をさらに少なく抑えることができる結果、測定精度をさらに向上させることができる。
【００１６】
また、請求項５記載の磁気センサおよび請求項６記載の電流測定装置によれば、環状体の内側および外側の双方に突出するように補助噛合部を形成したことにより、不完全噛合状態において他の磁性板における主噛合部および補助噛合部のいずれかの噛合領域と重なり合う面積（噛合面積）を大きくすることができる。このため、この磁気センサおよび電流測定装置によれば、主噛合部の噛合面積の減少分をより確実に補完することができるため、磁気センサによる磁気の検出感度の低下を一層少なく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】電流測定装置１の正面図である。
【図２】電流測定装置１の構成を示す構成図である。
【図３】ケース１２ａ，１２ｂを回動させた状態の電流測定装置１の正面図である。
【図４】センサ１１ａ（１１ｂ）の斜視図である。
【図５】コイル部２１をコイルカバー２２で覆った状態の斜視図である。
【図６】コイル部２１の斜視図である。
【図７】磁性コア３１の構成を示す平面図である。
【図８】主噛合部５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂおよび補助噛合部５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂの噛合状態を説明する第１の説明図である。
【図９】主噛合部５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂおよび補助噛合部５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂの噛合状態を説明する第２の説明図である。
【図１０】主噛合部５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂおよび補助噛合部５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂの噛合状態を説明する第３の説明図である。
【図１１】比較例としての磁性コア１３１の平面図である。
【図１２】噛合面積の測定結果を示す測定結果図である。
【図１３】他の実施例としての磁性コア２３１の構成を示す平面図である。
【図１４】他の実施例としての電流測定装置３０１の正面図である。
【図１５】他の実施例としてのセンサ３１１ａ（３１１ｂ）の斜視図である。
【図１６】他の実施例としてのセンサ３１１ａ（３１１ｂ）における磁性コア３３１およびカバー３２２の構成を示す斜視図である。
【図１７】磁性コア３３１の構成を示す平面図である。
【図１８】主噛合部３５１ａ，３５１ｂ，３５２ａ，３５２ｂおよび補助噛合部３５３ａ，３５３ｂ，３５４ａ，３５４ｂの噛合状態を説明する説明図である。
【図１９】他の実施例としての磁性コア４３１の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る磁気センサおよび電流測定装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１９】
最初に、電流測定装置１の構成について、図面を参照して説明する。図１に示す電流測定装置１は、例えば、検出対象体としての電線２００に流れる電流Ｉ（交流電流：図２参照）を非接触で測定可能なクランプ式の電流測定装置であって、磁気センサ２および本体部３を備えて構成されている。
【００２０】
磁気センサ２は、磁気センサの一例であって、図１に示すように、センサ（センサ部）１１ａ，１１ｂ（以下、区別しないときには「センサ１１」ともいう）およびケース１２ａ，１２ｂ（以下、区別しないときには「ケース１２」ともいう）を備えて、検出対象体としての電線２００に電流Ｉ（交流電流）が流れたときに生じる磁気を検出可能に構成されている。
【００２１】
センサ１１ａ，１１ｂは、図４，５に示すように、コイル部２１、コイルカバー２２およびシールド部２３をそれぞれ備えて構成されている。この場合、センサ１１ａのコイル部２１を、以下、コイル部２１ａともいい、センサ１１ｂのコイル部２１を、以下、コイル部２１ｂともいう。また、センサ１１ａ，１１ｂは同様に構成されているため、以下、共通する部分についてはセンサ１１ａについてのみ説明し、センサ１１ｂについての説明を省略する。
【００２２】
コイル部２１は、図６に示すように、磁性コア３１と、磁性コア３１における先端部および基端部を除く部分を被覆するボビン３２と、ボビン３２の周囲に巻回された導線３３とを備えて、平面視が略弧状（略円弧状）に構成されている。なお、センサ１１ａの磁性コア３１を、以下、磁性コア３１ａともいい、センサ１１ｂの磁性コア３１を、以下、磁性コア３１ｂともいう。
【００２３】
磁性コア３１は、図６に示すように、磁性板（一例として、金属板）６０を複数積層して形成されている。この場合、磁性板６０は、図７に示すように、先端部７１に噛合部６１が設けられると共に基端部７２に噛合部６２が設けられて平面視が略弧状（略円弧状）に形成されている。また、各磁性コア３１は、磁性板６０から噛合部６１，６２を除いた部分と同じ形状の磁性板で形成されたスペーサが各磁性板６０の間に挟み込まれることにより、図６に示すように、各噛合部６１同士の間、および各噛合部６２の間に隙間が生じるように形成されている。なお、磁性コア３１ａの噛合部６１，６２を、以下、噛合部６１ａ，６２ａともいい、磁性コア３１ｂの噛合部６１，６２を、以下、噛合部６１ｂ，６２ｂともいう。
【００２４】
この電流測定装置１では、使用時において、図８に示すように、磁性コア３１ａの噛合部６１ａと磁性コア３１ｂの噛合部６１ｂとが噛合すると共に、磁性コア３１ａの噛合部６２ｂと磁性コア３１ｂの噛合部６２ｂとが噛合し、これによって環状体が構成される。また、この環状体で取り囲んだ検出対象体の磁気をセンサ１１ａ，１１ｂ（磁気センサ２）が検出して検出信号Ｓｄを出力する。
【００２５】
また、噛合部６１は、図７に示すように、主噛合部５１を備えて構成され、噛合部６２は主噛合部５２を備えて構成されている。なお、磁性コア３１ａの主噛合部５１，５２を、以下、主噛合部５１ａ，５２ａともいい、磁性コア３１ｂの主噛合部５１，５２を、以下、主噛合部５１ｂ，５２ｂともいう。
【００２６】
この場合、図８に示すように、主噛合部５１ａの先端部が主噛合部５１ｂの基端部側に位置すると共に主噛合部５１ｂの先端部が主噛合部５１ａの基端部側に位置し、主噛合部５２ａの先端部が主噛合部５２ｂの基端部側に位置すると共に主噛合部５２ｂの先端部が主噛合部５２ａの基端部側に位置する状態において、主噛合部５１ａ，５１ｂにおける噛合領域（同図において斜線を付した領域）の全領域が噛合して、主噛合部５２ａ，５２ｂにおける噛合領域（同図において斜線を付した領域）の全領域が噛合する。言い換えると、この状態では、主噛合部５１ａ，５１ｂにおける噛合領域の全領域が平面視した状態で重なり合い、主噛合部５２ａ，５２ｂにおける噛合領域の全領域が平面視で重なり合う（以下、単に「重なり合う」ともいう）。つまり、この状態では、各主噛合部５１ａ，５１ｂ同士および各主噛合部５２ａ，５２ｂ同士が最も重なり合う（以下、この状態を「完全噛合状態」ともいう）。
【００２７】
また、主噛合部５１には、図７，８に示すように、上記した環状体の内側に突出する補助噛合部５３が設けられ、主噛合部５２には、この環状体の外側に突出する補助噛合部５４が設けられている。なお、磁性コア３１ａに設けられている補助噛合部５３，５４を、以下、補助噛合部５３ａ，５４ａともいい、磁性コア３１ｂに設けられている補助噛合部５３，５４を、以下、補助噛合部５３ｂ，５４ｂともいう。
【００２８】
この場合、補助噛合部５３ａは、図８に示すように、上記した完全噛合状態において、噛合領域の全領域が、主噛合部５１ｂ（他の磁性板６０における主噛合部５１）および補助噛合部５３ｂ（他の磁性板６０における補助噛合部５３）のいずれの噛合領域とも重なり合わない。一方、補助噛合部５３ａは、図９，１０に示すように、各主噛合部５１ａ，５１ｂにおける噛合領域の一部、および各主噛合部５２ａ，５２ｂにおける噛合領域の一部が重なり合わない状態で噛合している不完全噛合状態においては、噛合領域の一部または全部（図９では一部の例を示し、図１０では全部の例を示す）が、主噛合部５１ｂおよび補助噛合部５３ｂのいずれかの噛合領域と重なり合う。
【００２９】
また、補助噛合部５４ａは、図８に示すように、完全噛合状態において、主噛合部５２ｂ（他の磁性板６０における主噛合部５２）および補助噛合部５４ｂ（他の磁性板６０における補助噛合部５４）のいずれの噛合領域とも重なり合わず、図９，１０に示すように、不完全噛合状態において、噛合領域の一部（一部または全部の一例）が、主噛合部５２ｂおよび補助噛合部５４ｂのいずれかの噛合領域と重なり合う。
【００３０】
同様にして、補助噛合部５３ｂは、図８に示すように、完全噛合状態において、主噛合部５１ａ（他の磁性板６０における主噛合部５１）および補助噛合部５３ａ（他の磁性板６０における補助噛合部５３）のいずれの噛合領域とも重なり合わず、図９，１０に示すように、不完全噛合状態においては、噛合領域の一部または全部（図９では一部の例を示し、図１０では全部の例を示す）が、主噛合部５１ａおよび補助噛合部５３ａのいずれかの噛合領域と重なり合う。また、補助噛合部５４ｂは、図８に示すように、完全噛合状態において、主噛合部５２ａ（他の磁性板６０における主噛合部５２）および補助噛合部５４ａ（他の磁性板６０における補助噛合部５４）のいずれの噛合領域とも重なり合わず、図９，１０に示すように、不完全噛合状態において、噛合領域の一部（一部または全部の一例）が、主噛合部５２ａおよび補助噛合部５４ａのいずれかの噛合領域と重なり合う。
【００３１】
コイルカバー２２は、図５に示すように、コイル部２１における導線３３の巻回部分（図６参照）を被覆するようにして配設される。シールド部２３は、磁気センサ２を備えた電流測定装置１を用いて電流を測定する際の外乱の影響を防止する機能を有しており、図４に示すように、コイル部２１に配設されたコイルカバー２２を取り囲むようにして配設されている。
【００３２】
ケース１２ａ，１２ｂは、センサ１１ａ，１１ｂをそれぞれ収容可能に構成されている。この場合、センサ１１ａ，１１ｂは、センサ１１ａ，１１ｂのいずれか一方が、厚み方向（図１における紙面手前側と紙面奥側とを結ぶ方向）に沿って磁性板６０の厚みに相当する長さだけセンサ１１ａ，１１ｂの他方に対して手前側または奥側に位置するようにケース１２ａ，１２ｂにそれぞれ収容されており、このように構成することで、噛合部６１同士および噛合部６２同士の噛合（重なり合い）が可能となっている。
【００３３】
また、ケース１２ａ，１２ｂは、図１に示すように、基端部側（同図における下側）が本体部３におけるケース４５の支点Ｐｆ（図８参照）に固定される図外の支持軸を回動中心として回動可能にケース４５に取り付けられる。また、ケース１２ａ，１２ｂは、図外のバネの付勢力によってセンサ１１ａ，１１ｂの各先端部同士が近接する向き（図１に示す矢印Ａ，Ｂの向き）に付勢されている。
【００３４】
本体部３は、図２に示すように、Ａ／Ｄ変換部４１、表示部４２、操作部４３、制御部４４、およびこれらの各構成要素が収容または配設されるケース４５（図１参照）を備えて構成されている。Ａ／Ｄ変換部４１は、制御部４４と共に測定部を構成し、磁気センサ２から出力される検出信号Ｓｄをアナログ／デジタル変換して電流データＤｉを出力する。表示部４２は、例えば液晶パネルで構成されて、図１に示すように、ケース４５の正面パネルに配設されている。また、表示部４２は、制御部４４の制御に従って各種の測定値等を表示する。
【００３５】
操作部４３は、電源スイッチやレンジ切替えスイッチ等の各種のスイッチを備えて構成されて、図１に示すように、ケース４５の正面パネルに配設されている。また、操作部４３は、スイッチ操作に応じた操作信号を出力する。制御部４４は、操作部４３から出力される操作信号に従って本体部３を構成する各部を制御する。また、制御部４４は、Ａ／Ｄ変換部４１から出力される電流データＤｉに基づいて（つまり磁気センサ２から出力される検出信号Ｓｄに基づいて）電流値Ｉｍを算出すると共に、算出した電流値Ｉｍを表示部４２に表示させる。また、同図に示すように、ケース４５には、ケース１２ａ，１２ｂを回動させるためのレバー４５ａ，４５ａが配設されている。
【００３６】
次に、電流測定装置１を用いて電流Ｉを測定する方法について、図面を参照して説明する。
【００３７】
例えば、図２に示す電線２００に流れている電流Ｉの電流値Ｉｍを測定する際には、操作部４３を操作して測定レンジ等を設定する。次いで、レバー４５ａ，４５ａを図３に示す矢印Ｃ，Ｄの向きに押し込むことにより、センサ１１ａ，１１ｂが収容されたケース１２ａ，１２ｂを同図に示す矢印Ｅ，Ｆの向きに回動させる。この際に、センサ１１ａ，１１ｂの各先端部（コイル部２１ａ，２１ｂにおける磁性コア３１ａ，３１ｂの噛合部６１ａ，６１ｂ）が離間する。
【００３８】
続いて、図１に示すように、電線２００をセンサ１１ａ，１１ｂによって取り囲んだ状態でレバー４５ａ，４５ａの押し込みを解除する。この際に、センサ１１ａ，１１ｂ（ケース１２ａ，１２ｂ）が図外のバネの付勢力によって同図に示す矢印Ａ，Ｂの向きに回動する。また、センサ１１ａ，１１ｂの各コイル部２１ａ，２１ｂにおける各磁性コア３１ａ，３１ｂの各噛合部６１ａ，６１ｂ同士が噛合する。また、各磁性コア３１ａ，３１ｂの各噛合部６２ａ，６２ｂ同士が噛合する。これにより、電線２００が磁気センサ２によって取り囲まれる。
【００３９】
この場合、各噛合部６１ａ，６１ｂの各主噛合部５１ａ，５１ｂ同士および各噛合部６２ａ，６２ｂの各主噛合部５２ａ，５２ｂ同士が最も重なり合う完全噛合状態では、図８に示すように、主噛合部５１ａ，５１ｂにおける噛合領域の全領域が噛合し、主噛合部５２ａ，５２ｂにおける噛合領域の全領域が噛合する。一方、この完全噛合状態では、同図に示すように、補助噛合部５３ａ，５３ｂの噛合領域は、他の磁性板６０における主噛合部５１および補助噛合部５３のいずれの噛合領域とも噛合せず、補助噛合部５４ａ，５４ｂの噛合領域は、他の磁性板６０における主噛合部５２および補助噛合部５４のいずれの噛合領域とも噛合していない。
【００４０】
次いで、各センサ１１ａ，１１ｂが、電線２００に流れている電流Ｉによって電線２００から発生している磁気を検出して、検出信号Ｓｄを出力する。続いて、制御部４４が、Ａ／Ｄ変換部４１を制御して、検出信号Ｓｄをアナログ／デジタル変換させて電流データＤｉを出力させる。次いで、制御部４４は、電流データＤｉに基づいて電流値Ｉｍを算出する。続いて、制御部４４は、表示部４２を制御して、算出した算出した電流値Ｉｍを表示させる。
【００４１】
ここで、例えば、ケース１２ａ，１２ｂを付勢するバネが劣化して、付勢力が低下しているときには、噛合部６１ａ，６１ｂ同士および噛合部６２ａ，６２ｂ同士が完全には噛合しない不完全噛合状態となることがある。この不完全噛合状態では、図９に示すように、各主噛合部５１ａ，５１ｂにおける噛合領域の一部が重なり合わず、各主噛合部５２ａ，５２ｂにおける噛合領域の一部が重なり合わない状態となる。一方、この不完全噛合状態では、同図に示すように、各補助噛合部５３ａ，５３ｂにおける噛合領域の一部が、他の磁性板６０における主噛合部５１および補助噛合部５３のいずれかの噛合領域と重なり合い、各補助噛合部５４ａ，５４ｂにおける噛合領域の一部が、他の磁性板６０における主噛合部５２および補助噛合部５４のいずれかの噛合領域と重なり合う。
【００４２】
この場合、各主噛合部５１同士および各主噛合部５２同士が重なり合う噛合面積が減少したときには、センサ１１ａ，１１ｂによる磁気の検出感度が低下して、これに起因して測定精度が低下するおそれがある。しかしながら、この電流測定装置１では、補助噛合部５３，５４を備えたことで、各主噛合部５１同士および各主噛合部５２同士の噛合面積が減少したとしても、補助噛合部５３，５４における噛合領域の一部（または全部）が他の磁性板６０における主噛合部５１，５２および補助噛合部５３，５４のいずれかの噛合領域と重なり合い、各主噛合部５１同士および各主噛合部５２同士の噛合面積の減少分がある程度補完される。このため、この電流測定装置１では、バネの付勢力の低下などに起因して各磁性コア３１の各主噛合部５１における噛合領域および各主噛合部５２における噛合領域が完全には重なり合わない不完全噛合状態においても、センサ１１ａ，１１ｂによる磁気の検出感度の低下が少なく抑えられる。したがって、この電流測定装置１では、測定精度が十分に向上されている。
【００４３】
なお、発明者らは、補助噛合部５３，５４を備えた磁性コア３１を用いた磁気センサ２の効果を検証するため、主噛合部５１，５２および補助噛合部５３，５４の噛合面積が噛合状態の違いによってどのように変化するかを測定した。この測定では、主噛合部５１，５２および補助噛合部５３，５４を図７の示す形状に形成した磁性コア３１ａ，３１ｂを作製した。次いで、図８に示すように、各磁性コア３１ａ，３１ｂの各主噛合部５１同士および各主噛合部５２同士が最も重なり合う完全噛合状態で、主噛合部５１，５２および補助噛合部５３，５４の噛合面積を測定した。
【００４４】
また、図９に示すように、支点Ｐｆを回動中心として、磁性コア３１ａに対して磁性コア３１ｂを０．５°回動させて不完全噛合状態とし（以下、この状態を「０．５°の状態」ともいい、上記した完全噛合状態を「０°の状態」ともいう）、主噛合部５１，５２および補助噛合部５３，５４の噛合面積を測定した。また、図１０に示すように、支点Ｐｆを回動中心として、磁性コア３１ａに対して磁性コア３１ｂをさらに０．５°（つまり、完全噛合状態から１°）回動させて（以下、この状態を「１°の状態」ともいう）、主噛合部５１，５２および補助噛合部５３，５４の噛合面積を測定した。
【００４５】
また比較例として、図１１に示すように、先端部１７１に設けた噛合部１６１の主噛合部１５１、および基端部１７２に設けた噛合部１６２の主噛合部１５２のいずれにも補助噛合部５３，５４に相当する部材を設けていない磁性板１６０を用いて磁性コア１３１を一対作製し、上記と同様にして０°の状態、０．５°の状態、および１°の状態で主噛合部１５１，１５２の噛合面積を測定した。
【００４６】
この結果、図１２に示すように、補助噛合部５３，５４を設けていない磁性コア１３１では、０°の状態における主噛合部１５１の噛合面積Ｍ１を１００とすると、０．５°の状態における噛合面積Ｍ１が８３．６（減少率が１６．４％）で、１°の状態における噛合面積Ｍ１が６７．５（減少率が３２．５％）であった。また、磁性コア１３１では、０°の状態における主噛合部１５２の噛合面積Ｍ２を１００とすると、０．５°の状態における噛合面積Ｍ２が９４．３（減少率が５．７％）で、１°の状態における噛合面積Ｍ２が８８．５（減少率が１１．５％）であった。
【００４７】
これに対して、補助噛合部５３，５４を備えた磁性コア３１では、０°の状態における主噛合部５１および補助噛合部５３の噛合面積Ｍ３を１００とすると、０．５°の状態における噛合面積Ｍ３が８４．５（減少率が１５．５％）で、１°の状態における噛合面積Ｍ３が６８．４（減少率が３１．６％）であった。また、磁性コア３１では、０°の状態における主噛合部５２および補助噛合部５４の噛合面積Ｍ４を１００とすると、０．５°の状態における噛合面積Ｍ４が９４．５（減少率が５．５％）で、１°の状態における噛合面積Ｍ４が８８．７（減少率が１１．３％）であった。
【００４８】
この結果から、磁性コア３１に補助噛合部５３，５４を配設したことで、不完全噛合状態における主噛合部５１，５２の噛合面積の減少分がある程度補完され、噛合面積の全体としての減少率が少なく抑えられることが明らかである。
【００４９】
このように、この磁気センサ２および電流測定装置１によれば、磁性板６０の先端部７１に設けられた噛合部６１の主噛合部５１、および基端部７２に設けられた噛合部６２の主噛合部５２の少なくとも一方に、環状体の内側および外側の少なくとも一方に突出する補助噛合部５３，５４を設けたことにより、バネの付勢力の低下などに起因して各主噛合部５１，５２における噛合領域の一部が重なり合わない状態で噛合している不完全噛合状態において主噛合部５１，５２同士の噛合面積（重なり合う面積）が減少したとしても、補助噛合部５３，５４における噛合領域の一部または全部が他の磁性板６０における主噛合部５１，５２および補助噛合部５３，５４のいずれかの噛合領域と重なり合うことによって主噛合部５１，５２の噛合面積の減少分を確実に補完することができる。このため、この磁気センサ２および電流測定装置１によれば、不完全噛合状態においても、センサ１１ａ，１１ｂによる磁気の検出感度の低下を十分少なく抑えることができる結果、測定精度を十分に向上させることができる。
【００５０】
また、この磁気センサ２および電流測定装置１によれば、磁性コア３１の周囲に導線３３を巻回して形成されたコイル部２１をそれぞれ備えて一対のセンサ１１を構成したことにより、検出対象体に流れる微弱な交流電流をこの磁気センサ２によって非接触で測定することができ、その微弱な交流電流を測定する際の測定精度を十分に向上させることができる。
【００５１】
また、この磁気センサ２および電流測定装置１によれば、磁性板６０の先端部７１に設けられた噛合部６１および基端部７２に設けられた噛合部６２の双方における主噛合部５１，５２に補助噛合部５３，５４を設けたことにより、不完全噛合状態において主噛合部５１同士および主噛合部５２同士の双方の噛合面積が減少したとしても、その双方の減少分を補完することができる。このため、この磁気センサ２および電流測定装置１によれば、センサ１１ａ，１１ｂによる磁気の検出感度の低下をさらに少なく抑えることができる結果、測定精度をさらに向上させることができる。
【００５２】
なお、磁気センサおよび電流測定装置の構成は、上記した構成に限定されない。例えば、環状体の内側に突出する補助噛合部５３を主噛合部５１に設けた例について上記したが、この補助噛合部５３に代えて、または、この補助噛合部５３と共に、環状体の外側に突出する補助噛合部を主噛合部５１に設ける構成を採用することもできる。また、環状体の外側に突出する補助噛合部５４を主噛合部５２に設けた例について上記したが、この補助噛合部５４に代えて、または、この補助噛合部５４と共に、環状体の内側に突出する補助噛合部を主噛合部５２に設ける構成を採用することもできる。
【００５３】
具体的には、図１３に示す磁性コア２３１を採用することができる。なお、磁性コア２３１の説明において、上記した磁性コア３１と同じ構成要素については、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。同図に示すように、この磁性コア２３１を構成する磁性板２６０の先端部２７１における噛合部２６１の主噛合部２５１には、２つの磁性コア２３１によって構成される環状体の内側に突出する補助噛合部５３および環状体の外側に突出する補助噛合部２５３の双方が設けられている。また、磁性板２６０の基端部２７２における噛合部２６２の主噛合部２５２には、環状体の外側に突出する補助噛合部５４および環状体の内側に突出する補助噛合部２５４の双方が設けられている。この構成によれば、環状体の内側および外側の双方に突出するように補助噛合部５３，２５３，５４，２５４を形成したことにより、不完全噛合状態において他の磁性板２６０における主噛合部２５１，２５２および補助噛合部５３，２５３，５４，２５４のいずれかの噛合領域と重なり合う面積（噛合面積）を大きくすることができる。このため、この構成によれば、主噛合部２５１，２５２の噛合面積の減少分をより確実に補完することができるため、磁気の検出感度の低下を一層少なく抑えることができる。
【００５４】
また、上記の磁性コア３１，２３１以外の構成例として、各主噛合部に設けられている上記の各補助噛合部５３，２５３，５４，２５４の組み合わせが異なる次のような各磁性コアを採用することができる。具体的には、補助噛合部５３，２５３，２５４が設けられている磁性コア、補助噛合部５３，５４，２５４が設けられている磁性コア、補助噛合部５３，２５３，５４が設けられている磁性コア、補助噛合部２５３，５４，２５４が設けられている磁性コア、補助噛合部５３，２５４が設けられている磁性コア、補助噛合部２５３，５４が設けられている磁性コア、および補助噛合部２５３，２５４が設けられている磁性コアを採用することができる。
【００５５】
また、磁性板６０，２６０の先端部７１，２７１に設けられた主噛合部５１，２５１および基端部７２，２７２に設けられた主噛合部５２，２５２の双方に補助噛合部を設けた例について上記したが、主噛合部５１，２５１および主噛合部５２，２５２の一方にのみ補助噛合部を設ける構成を採用することもできる。この場合、この補助噛合部としては、環状体の内側および外側のいずれか一方に突出する補助噛合部でもよいし、環状体の内側および外側の双方に突出する補助噛合部でもよい。
【００５６】
次に、電流測定装置の他の構成例としての電流測定装置３０１について、添付図面を参照して説明する。なお、電流測定装置３０１の説明において、上記した電流測定装置１と同じ構成要素については、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。図１４に示すように、この電流測定装置３０１は、例えば、検出対象体としての電線２００に流れる電流Ｉ（直流電流および交流電流の双方）を非接触で測定可能なクランプ式の電流測定装置であって、磁気センサ３０２および本体部３を備えて構成されている。
【００５７】
磁気センサ３０２は、磁気センサの他の一例であって、図１４に示すように、センサ（センサ部）３１１ａ，３１１ｂ（以下、区別しないときには「センサ３１１」ともいう）およびケース３１２ａ，３１２ｂを備えて、検出対象体としての電線２００に電流Ｉ（直流電流および交流電流）が流れたときに生じる磁気を検出可能に構成されている。
【００５８】
センサ３１１ａ，３１１ｂは、図１５，１６に示すように、磁性コア３３１、カバー３２２、シールド部３２３および磁気検出素子３２４（図１７参照）をそれぞれ備えて平面視が略弧状（略円弧状）に構成されている。なお、センサ３１１ａの磁性コア３３１を、以下、磁性コア３３１ａともいい、センサ３１１ｂの磁性コア３３１を、以下、磁性コア３３１ｂともいう。また、センサ３１１ａ，３１１ｂは同様に構成されているため、以下、共通する部分についてはセンサ３１１ａについてのみ説明し、センサ３１１ｂについての説明を省略する。
【００５９】
磁性コア３３１は、図１６に示すように、磁性板（一例として、金属板）３６０を複数積層して形成されている。磁性板３６０は、図１７，１８に示すように、平面視が略弧状（略円弧状）に形成されている。また、磁性板３６０は、上記した磁性コア３１における磁性板６０の噛合部６１と同じ形状の噛合部３６１が先端部３７１に設けられると共に、磁性板６０の噛合部６２と同じ形状の噛合部３６２が基端部３７２に設けられている。また、磁性コア３３１は、磁性コア３１と同様にして、スペーサが各磁性板３６０の間に挟み込まれることにより、図１６に示すように、各噛合部３６１同士の間、および各噛合部３６２の間に隙間が生じるように形成されている。なお、磁性コア３３１ａの噛合部３６１，３６２を、以下、噛合部３６１ａ，３６２ａともいい、磁性コア３３１ｂの噛合部３６１，３６２を、以下、噛合部３６１ｂ，３６２ｂともいう。
【００６０】
また、磁性コア３３１は、図１７に示すように、長さ方向の中間部位において、先端部３７１側の半体（以下「先端部側半体」ともいう）と、基端部３７２側の半体（以下「基端部側半体」ともいう）とに分割され、両者の間に隙間が形成されている。
【００６１】
この電流測定装置３０１では、使用時において、図１８に示すように、磁性コア３３１ａの噛合部３６１ａと磁性コア３３１ｂの噛合部３６１ｂとが噛合すると共に、磁性コア３３１ａの噛合部３６２ａと磁性コア３３１ｂの噛合部３６２ｂとが噛合し、これによって環状体が構成される。また、環状体で取り囲んだ検出対象体の磁気によってこの環状体に誘起された磁束を磁気検出素子３２４が検出して検出信号Ｓｄを出力する。
【００６２】
また、図１７，１８に示すように、噛合部３６１は、上記した磁性コア３１における噛合部６１の主噛合部５１と同様の機能を有する主噛合部３５１を備えて構成され、噛合部３６２は、上記した磁性コア３１における噛合部６２の主噛合部５２と同様の機能を有する主噛合部３５２を備えて構成されている。なお、磁性コア３３１ａの主噛合部３５１，３５２を、以下、主噛合部３５１ａ，３５２ａともいい、磁性コア３３１ｂの主噛合部３５１，３５２を、以下、主噛合部３５１ｂ，３５２ｂともいう。
【００６３】
また、主噛合部３５１には、図１７に示すように、上記した磁性コア３１における噛合部６１の補助噛合部５３と同様の機能を有する補助噛合部３５３が設けられ、主噛合部３５２には、上記した磁性コア３１における噛合部６１の補助噛合部５３と同様の機能を有する補助噛合部３５４が設けられている。なお、磁性コア３３１ａに設けられている補助噛合部３５３，３５４を、以下、補助噛合部３５３ａ，３５４ａともいい、磁性コア３３１ｂに設けられている補助噛合部３５３，３５４を、以下、補助噛合部３５３ｂ，３５４ｂともいう。
【００６４】
カバー３２２は、図１６に示すように、磁性コア３３１における噛合部３６１，３６２を除く部分を覆うように配設されて、２つに分割された磁性コア３３１の先端部側半体と磁性コア３３１の基端部側半体とを１つの弧状の磁性コア３３１をなすように連結する。シールド部３２３は、上記したシールド部２３と同様の機能を有しており、図１５に示すように、磁性コア３３１に配設されたカバー３２２を取り囲むようにして配設されている。
【００６５】
磁気検出素子３２４は、一例として、ホール素子や、フラックスゲート型の磁気検出素子で構成され、図１７に示すように、磁性コア３３１における先端部側半体と基端部側半体との間の隙間に配設されている。この磁気検出素子３２４は、２つの磁性コア３３１ａ，３３１ｂによって構成される環状体で検出対象体としての電線２００を取り囲んだときに、電線２００に流れる電流Ｉ（直流電流および交流電流）によって生じる磁気によってこの環状体に誘起された磁束を検出して検出信号Ｓｄを出力する。この場合、この磁気センサ３０２では、一例として、磁性コア３３１ａ，３３１ｂの双方に磁気検出素子３２４が配設されているが、磁性コア３３１ａ，３３１ｂの一方にのみ磁気検出素子３２４を配設する構成を採用することもできる。また、磁性コア３３１ａ，３３１ｂの一方または双方に磁気検出素子３２４を複数配設する構成を採用することもできる。なお、この構成を採用するときには、磁性コア３３１を３つ以上に分割して磁気検出素子３２４の数と同数の隙間を設ける。
【００６６】
ケース３１２ａ，３１２ｂは、センサ３１１ａ，３１１ｂをそれぞれ収容可能に構成されている。この場合、センサ３１１ａ，３１１ｂは、噛合部３６１同士および噛合部３６２同士の噛合（重なり合い）が可能な状態でケース３１２ａ，３１２ｂにそれぞれ収容されている。また、ケース３１２ａ，３１２ｂは、図１４に示すように、基端部側（同図における下側）が本体部３におけるケース４５の支点Ｐｆ（図１８参照）に固定される図外の支持軸を回動中心として回動可能にケース４５に取り付けられる。また、ケース３１２ａ，３１２ｂは、図外のバネの付勢力によってセンサ３１１ａ，３１１ｂの各先端部同士が近接する向き（図１４に示す矢印Ａ，Ｂの向き）に付勢されている。
【００６７】
この磁気センサ３０２および電流測定装置３０１においても、磁性板３６０の先端部３７１に設けられた噛合部３６１の主噛合部３５１、および基端部３７２に設けられた噛合部３６２の主噛合部３５２の少なくとも一方に、環状体の内側および外側の少なくとも一方に突出する補助噛合部３５３，３５４を設けたことにより、上記した磁気センサ２および電流測定装置１と同様に、不完全噛合状態においても、センサ３１１ａ，３１１ｂによる磁気の検出感度の低下を十分少なく抑えることができる結果、測定精度を十分に向上させることができる。
【００６８】
また、この磁気センサ３０２および電流測定装置３０１によれば、一対のセンサ３１１ａ，３１１ｂによって構成される環状体に誘起された磁束を検出する磁気検出素子３２４を一対のセンサ３１１ａ，３１１ｂの少なくとも一方に備えたことにより、検出対象体に流れる直流電流および交流電流の双方をこの磁気センサ３０２によって非接触で測定することができ、各電流を測定する際の測定精度を十分に向上させることができる。
【００６９】
また、図１９に示す磁性コア４３１を採用することもできる。なお、磁性コア３３１と同じ構成要素については、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。同図に示すように、この磁性コア４３１を構成する磁性板４６０の先端部４７１における噛合部４６１の主噛合部４５１には、２つの磁性コア４３１によって構成される環状体の内側に突出する補助噛合部３５３および環状体の外側に突出する補助噛合部４５３の双方が設けられている。また、磁性板４６０の基端部４７２における噛合部４６２の主噛合部４５２には、環状体の外側に突出する補助噛合部３５４および環状体の内側に突出する補助噛合部４５４の双方が設けられている。この構成によれば、環状体の内側および外側の双方に突出するように補助噛合部３５３，４５３，３５４，４５４を形成したことにより、不完全噛合状態において他の磁性板４６０における主噛合部４５１，４５２および補助噛合部３５３，４５３，３５４，４５４のいずれかの噛合領域と重なり合う面積（噛合面積）を大きくすることができる。このため、この構成によれば、主噛合部４５１，４５２の噛合面積の減少分をより確実に補完することができるため、磁気の検出感度の低下を一層少なく抑えることができる。
【００７０】
また、上記の磁性コア３３１，４３１以外の構成例として、各主噛合部に設けられている上記の各補助噛合部３５３，４５３，３５４，４５４の組み合わせが異なる次のような各磁性コアを採用することができる。具体的には、補助噛合部３５３，４５３，４５４が設けられている磁性コア、補助噛合部３５３，３５４，４５４が設けられている磁性コア、補助噛合部３５３，４５３，３５４が設けられている磁性コア、補助噛合部４５３，３５４，４５４が設けられている磁性コア、補助噛合部３５３，４５４が設けられている磁性コア、補助噛合部４５３，３５４が設けられている磁性コア、および補助噛合部４５３，４５４が設けられている磁性コアを採用することができる。
【００７１】
また、磁性板３６０，４６０の先端部３７１，４７１に設けられた主噛合部３５１，４５１および基端部３７２，４７２に設けられた主噛合部３５２，４５２の双方に補助噛合部を設けた例について上記したが、主噛合部３５１，４５１および主噛合部３５２，４５２の一方にのみ補助噛合部を設ける構成を採用することもできる。この場合、この補助噛合部としては、環状体の内側および外側のいずれか一方に突出する補助噛合部でもよいし、環状体の内側および外側の双方に突出する補助噛合部でもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１，３０１ 電流測定装置
２，３０２ 磁気センサ
２１ コイル部
３１，２３１，３３１，４３１ 磁性コア
３２ ボビン
３３ 導線
４１ Ａ／Ｄ変換部
４４ 制御部
６１，６２，２６１，２６２，３６１，３６２，４６１，４６２ 噛合部
５１，５２，２５１，２５２，３５１，３５２，４５１，４５２ 主噛合部
５３，５４，２５３，２５４，３５３，３５４，４５３，４５４ 補助噛合部
６０，２６０，３６０，４６０ 磁性板
７１，２７１，３７１，４７１ 先端部
７２，２７２，３７２，４７２ 基端部
２００ 電線
３２４ 磁気検出素子
Ｉｍ 電流値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部および基端部に噛合部が設けられた複数の磁性板を積層して形成された略弧状の磁性コアを有すると共に当該基端部側の支点を中心として回動可能に構成された一対のセンサ部を備え、
前記一対のセンサ部における前記磁性板の前記各噛合部同士を噛合させた状態において環状体が構成されて当該環状体で取り囲んだ検出対象体の磁気を検出する磁気センサであって、
前記各噛合部は、当該各噛合部同士が最も重なり合う完全噛合状態において、噛合領域の全領域が互いに重なり合う主噛合部を備えて構成され、
前記先端部に設けられた噛合部および前記基端部に設けられた噛合部の少なくとも一方の前記主噛合部には、前記環状体の内側および外側の少なくとも一方に突出する補助噛合部が設けられ、
前記各補助噛合部は、前記完全噛合状態において、当該各補助噛合部の噛合領域の全領域が、噛合し合う他の前記磁性板における前記主噛合部および当該他の磁性板における前記補助噛合部の前記噛合領域と重なり合わず、かつ前記主噛合部の前記噛合領域の一部が重なり合わない状態で噛合する不完全噛合状態において、当該各補助噛合部の噛合領域の一部または全部が前記他の磁性板における前記噛合部および当該他の磁性板における前記補助噛合部のいずれかの前記噛合領域と重なり合うように形成されている磁気センサ。
【請求項２】
前記一対のセンサ部は、前記磁性コアの周囲に導線を巻回して形成されたコイル部をそれぞれ備えて構成されている請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記一対のセンサ部の少なくとも一方は、前記環状体に誘起された磁束を検出する磁気検出素子を備えて構成されている請求項１記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記補助噛合部は、前記先端部に設けられた噛合部および前記基端部に設けられた噛合部の双方における前記主噛合部に設けられている請求項１から３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記補助噛合部は、前記環状体の内側および外側の双方に突出するように形成されている請求項１から４のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の磁気センサと、当該磁気センサによって検出された前記磁気の強度に基づいて前記検出対象体に流れる電流を測定する測定部とを備えている電流測定装置。
【請求項１】
先端部および基端部に噛合部が設けられた複数の磁性板を積層して形成された略弧状の磁性コアを有すると共に当該基端部側の支点を中心として回動可能に構成された一対のセンサ部を備え、
前記一対のセンサ部における前記磁性板の前記各噛合部同士を噛合させた状態において環状体が構成されて当該環状体で取り囲んだ検出対象体の磁気を検出する磁気センサであって、
前記各噛合部は、当該各噛合部同士が最も重なり合う完全噛合状態において、噛合領域の全領域が互いに重なり合う主噛合部を備えて構成され、
前記先端部に設けられた噛合部および前記基端部に設けられた噛合部の少なくとも一方の前記主噛合部には、前記環状体の内側および外側の少なくとも一方に突出する補助噛合部が設けられ、
前記各補助噛合部は、前記完全噛合状態において、当該各補助噛合部の噛合領域の全領域が、噛合し合う他の前記磁性板における前記主噛合部および当該他の磁性板における前記補助噛合部の前記噛合領域と重なり合わず、かつ前記主噛合部の前記噛合領域の一部が重なり合わない状態で噛合する不完全噛合状態において、当該各補助噛合部の噛合領域の一部または全部が前記他の磁性板における前記噛合部および当該他の磁性板における前記補助噛合部のいずれかの前記噛合領域と重なり合うように形成されている磁気センサ。
【請求項２】
前記一対のセンサ部は、前記磁性コアの周囲に導線を巻回して形成されたコイル部をそれぞれ備えて構成されている請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記一対のセンサ部の少なくとも一方は、前記環状体に誘起された磁束を検出する磁気検出素子を備えて構成されている請求項１記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記補助噛合部は、前記先端部に設けられた噛合部および前記基端部に設けられた噛合部の双方における前記主噛合部に設けられている請求項１から３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記補助噛合部は、前記環状体の内側および外側の双方に突出するように形成されている請求項１から４のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の磁気センサと、当該磁気センサによって検出された前記磁気の強度に基づいて前記検出対象体に流れる電流を測定する測定部とを備えている電流測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１３−６８５９１（Ｐ２０１３−６８５９１Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５７８２９（Ｐ２０１１−２５７８２９）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
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