ロゴスキーコイルの原理とは？CT・ホール素子との違いと電流プローブの選び方

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そもそも電流プローブとは？「磁界」を使って測る

電流プローブとは、電線を切らずに、はさむだけで電流を測れるプローブです。電圧プローブのように回路に直接つなぐ必要がありません。

仕組みの土台は共通で、「電流が流れると、そのまわりに磁界（磁気）ができる」という性質を利用します。この磁界を検出することで、電線を切らずに電流の大きさを知るわけです。3つの方式は、この「磁界をどうやって検出するか」が違うだけです。

電流と磁界の関係そのものの基礎は 磁界Hと磁束密度Bの違いを完全理解 で解説しています。

①CT（巻線）方式｜交流専用・高精度の定番

CT（カレントトランス＝変流器）方式は、鉄心にコイルを巻いた「トランス」の仕組みで電流を測ります。電線に流れる交流電流が作る磁界の変化が、コイルに電圧を生み出し、それを読み取ります。

高精度で安定しているのが強みですが、原理上、交流（変化する電流）しか測れません。磁界が変化しないと（＝直流だと）コイルに電圧が生まれないからです。クランプメーターなどでもおなじみの、もっとも基本的な方式です。

②ホール素子方式｜直流も交流も測れる主流

ホール素子方式は、「ホール素子」という磁界を直接感じ取るセンサーを使う方式です。磁界の「変化」ではなく「強さそのもの」を読み取れるため、直流（変化しない電流）も交流も両方測れます。これが最大の強みです。

オシロスコープ用の電流プローブは、多くがCT方式とホール素子方式を組み合わせたハイブリッド型です。低い周波数〜直流はホール素子、高い周波数はCTが担当することで、直流から高周波まで幅広くカバーします（出典：HIOKI「電流センサーの種類」）。

③ロゴスキーコイル方式｜薄く柔軟・大電流と高速に強い

ロゴスキーコイル方式は、鉄心のない「空芯（からしん）コイル」を電線に巻きつけて電流を測ります。鉄心がないので、コイルは細く・柔らかく・軽いのが特徴です。柔らかいベルトのように電線に巻きつけて使います。

この方式は、磁界の「時間的な変化」を検出する原理です。そのため磁界が変化しない直流は原理上測れません（出典：Panasonic技術解説）。一方で、変化の速い電流（高速な過渡電流）には抜群に強く、製品によっては数十MHzまでの広い帯域があります（例：PEM社のCWTHFは0.03Hz〜30MHz。同社の資料）。

また、鉄心がなく薄いので、パワー半導体の細い端子や、込み入った場所の電流も測れます。大電流でも軽量・小型なのも魅力です。

なぜ「磁界の変化」が電圧を生むのか、その原理は 電磁誘導とファラデーの法則 で解説しています。ロゴスキーもCTも、この法則が土台です。

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出てくる電圧は電流そのものではなく、電流の変化の速さ（di/dt）に比例します。そこで、後ろにつないだ積分器で e を時間で積分し、電流の波形に戻します。直流は di/dt＝0 なので電圧が出ず、原理上測れません。

計算例｜どれくらいの電圧が出るか

巻数 N＝500、1巻きの半径 2.5mm（A≒1.96×10⁻⁵ m²）、輪の周 l＝0.3m のコイルで計算してみます。

速く変化する電流では数Vの大きな信号が出る一方、50Hzの電流では数mVしか出ません。ロゴスキーコイルが高速な過渡電流に強く、低い周波数の小さな電流は苦手と言われるのは、この式のとおりです。

• 飽和しない：鉄心がないので、大電流でも出力が電流の変化に比例したまま（直線性がよい）
• 電線の位置の影響が小さい：輪がすき間なく閉じていれば、輪の中のどこに電線があってもほぼ同じ出力になる（アンペールの法則）。巻きの不均一や継ぎ目のすき間があると、数%の誤差になることがある
• 戻り線：巻き終わりの線を巻線の中心に通して始点の側へ戻し、外からの磁界の影響を打ち消しながら、両端を同じ側にまとめて輪を開け閉めできるようにしている

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積分器の役割と、低い周波数の限界

コイルの電圧 e は di/dt に比例するので、そのままでは電流の波形になりません。後ろの積分器で e を時間で足し合わせて、はじめて電流に比例した出力になります（上の図の②→③）。積分器には、抵抗とコンデンサだけの受動形、オペアンプを使う能動形、デジタルで計算する形があります。

オペアンプの積分器は、少しの直流のずれ（オフセット）でも積み重なって出力が流れてしまうので、ふつうは帰還に抵抗を入れて、ごく低い周波数では積分しないようにしています。このため、ロゴスキーの電流プローブには測れる周波数の下限があり、製品によって数Hz〜0.1Hz以下まで違います。例として、PEM社のCWTシリーズは0.1Hz〜16MHz、遮へい付きのCWTHFは0.03Hz〜30MHzです（同社の資料）。

3方式を一覧比較｜「精度の真実」も

方式	直流	特徴
CT（巻線）	不可	交流で高精度・安定。定番。
ホール素子	◎ 可能	直流も交流も測れる主流。厚め・高価。
ロゴスキー	不可	薄く柔軟・大電流・高速に強い。

精度の真実｜「高精度＝万能」ではない

「精度が高い方式が一番いい」と思いがちですが、それは誤解です。精度の高さは測る条件によって変わります。たとえば、いくら高精度のホール素子でも、クランプが太くて測りたい場所に入らなければ意味がありません。逆にロゴスキーは小電流の精度では劣ることがありますが、大電流や狭い場所では有力な選択肢になります。

「精度」より先に、まず①直流か交流か ②電流の大きさ ③測る場所の広さ を確認するのが、失敗しない選び方の真実です。

迷わない選び方｜3ステップで決める

電流プローブは、パワー半導体のスイッチング電流を測るときに大活躍します。何を測りたいのかのイメージは ゲート駆動回路とは？ も合わせて読むと深まります。

よくある質問（FAQ）

まとめ

「精度が高いから万能」ではありません。まず直流か交流かを確認すること。これさえ外さなければ、電流プローブ選びで大きく失敗することはありません。