JPH01187465A - 電流検出器 - Google Patents
電流検出器Info
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- JPH01187465A JPH01187465A JP63012015A JP1201588A JPH01187465A JP H01187465 A JPH01187465 A JP H01187465A JP 63012015 A JP63012015 A JP 63012015A JP 1201588 A JP1201588 A JP 1201588A JP H01187465 A JPH01187465 A JP H01187465A
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- Japan
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- magnetic
- coil
- conductor
- magnetic metal
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、電流検出器に関する。
（従来の技術）
電流を検出する方法としては、従来、抵抗の両端に生じ
る電圧降下を検出する電圧降下法、ホール素子による磁
界検出法、変流器法などがよく知られている。
る電圧降下を検出する電圧降下法、ホール素子による磁
界検出法、変流器法などがよく知られている。
しかしながら、電圧降下法では線路電圧が高いときに絶
縁を確保することが困難である。したがって、利用でき
る範囲が非常に限られる。また。
縁を確保することが困難である。したがって、利用でき
る範囲が非常に限られる。また。
線路に流れる電流が大きいときには抵抗器の発熱も問題
となる。ホール素子を用いた磁界検出法では、ホール素
子特有の温度ドリフトの問題がある。
となる。ホール素子を用いた磁界検出法では、ホール素
子特有の温度ドリフトの問題がある。
このため、正確に電流を検出することは本質的に困難で
ある。さらに、変流器法では磁束の変化を利用している
ものであるが、安定性に難点がある。
ある。さらに、変流器法では磁束の変化を利用している
ものであるが、安定性に難点がある。
このように、従来の電流検出法にあっては、簡便で、直
流から交流まで精度よく、シかも安定に検出できない問
題があった。
流から交流まで精度よく、シかも安定に検出できない問
題があった。
（発明が解決しようとする課題）
上述の如く、従来の電流検出法では利用できる範囲が非
常に狭い問題があった。 そこで本発明は、線路電圧に
左右されずに直流から交流まで温度の影響を受けずに高
精度に検出でき、しかも構成の簡単な電流検出器を提供
することを目的としている。
常に狭い問題があった。 そこで本発明は、線路電圧に
左右されずに直流から交流まで温度の影響を受けずに高
精度に検出でき、しかも構成の簡単な電流検出器を提供
することを目的としている。
［発明の構成コ
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するために１本発明の電流検出器は、被
測定電流の通路となる導体と、この導体に流れる電流に
よって生じる磁界に感応して磁気特性が変化する磁気異
方性を有した非晶質磁性金属材と、このＪｌ：品質磁性
金属材の磁気特性に感応して電気的特性値が変化するコ
イルと、このコイルの電気的特性値に対応した出力を送
出する手段とで構成されている。
測定電流の通路となる導体と、この導体に流れる電流に
よって生じる磁界に感応して磁気特性が変化する磁気異
方性を有した非晶質磁性金属材と、このＪｌ：品質磁性
金属材の磁気特性に感応して電気的特性値が変化するコ
イルと、このコイルの電気的特性値に対応した出力を送
出する手段とで構成されている。
（作 用）
磁気異方性を有した非晶質磁性金属材は、印加磁界の変
化に対してその磁気特性が高感度に変化する。そして、
この感度は温度の変化に対して安定している。導体に電
流が流れると、導体の周方向に電流の大きさに対応した
強さの磁界が発生する。この磁界に感応して非晶質磁性
金属材の磁気特性が変化し、この変化に応じてコイルの
電気的特性値、たとえば交流インピーダンスが変化する
。したがって、コイルのインピーダンスは導体に流れる
電流に対応したものとなる。
化に対してその磁気特性が高感度に変化する。そして、
この感度は温度の変化に対して安定している。導体に電
流が流れると、導体の周方向に電流の大きさに対応した
強さの磁界が発生する。この磁界に感応して非晶質磁性
金属材の磁気特性が変化し、この変化に応じてコイルの
電気的特性値、たとえば交流インピーダンスが変化する
。したがって、コイルのインピーダンスは導体に流れる
電流に対応したものとなる。
（実施例）
以下１図面を参照しながら実施例を説明する。
第１図には一実施例に係る電流検出器１の概略構成が示
されている。
されている。
すなわち、この電流検出器１は、大きく別けて検出部２
と、信号処理部３とで構成されている。
と、信号処理部３とで構成されている。
検出部２は、被測定電流の通路となる導体１１と、この
導体１１の外周に装着された絶縁材製のコイルボビン１
２と、このコイルボビン１２の外周面に第２図に示すよ
うに固着された非晶質磁性金属帯１３．１４と、この非
晶質磁性金属帯１３゜１４の外周に装着されたコイル１
５．１６とで構成されている。すなわち、コイルボビン
１２の外周面には軸方向の２箇所に亙って周方向に延び
る溝１７．１８が設けてあり、これら溝１７．１８の、
いわゆる底壁に非晶質磁性金属帯１３．１４が固着され
ている。非晶質磁性金属帯１３としては、コイルボビン
１２の軸心線に対して角度αの方向を磁化容易軸とする
一軸磁気異方性を有したものが用いられている。また、
非晶質磁性金属帯１４もコイルボビン１２の軸心線に対
して角度−αの方向を磁化容易軸とする一軸磁気異方性
を有したものが用いられている。そして、前記コイル１
５．１６は溝１７．１８内に装着されている。
導体１１の外周に装着された絶縁材製のコイルボビン１
２と、このコイルボビン１２の外周面に第２図に示すよ
うに固着された非晶質磁性金属帯１３．１４と、この非
晶質磁性金属帯１３゜１４の外周に装着されたコイル１
５．１６とで構成されている。すなわち、コイルボビン
１２の外周面には軸方向の２箇所に亙って周方向に延び
る溝１７．１８が設けてあり、これら溝１７．１８の、
いわゆる底壁に非晶質磁性金属帯１３．１４が固着され
ている。非晶質磁性金属帯１３としては、コイルボビン
１２の軸心線に対して角度αの方向を磁化容易軸とする
一軸磁気異方性を有したものが用いられている。また、
非晶質磁性金属帯１４もコイルボビン１２の軸心線に対
して角度−αの方向を磁化容易軸とする一軸磁気異方性
を有したものが用いられている。そして、前記コイル１
５．１６は溝１７．１８内に装着されている。
これらコイル１５．１６の線端は次に述べる信号処理部
３に接続されている。
３に接続されている。
信号処理部３は第３図に示すように構成されている。す
なわち、上述したコイル１５．１６と抵抗器２１．２２
とでブリッジ回路を構成し、このブリッジ回路の電源入
力端をバランス調整用の可変抵抗器２３．２４を介して
交流発振器２５の出力端に接続している。そして、ブリ
ッジ回路の中点間電位を差動増幅器２６に人力し、この
差動増幅器２６の出力を整流回路２７に導入し、この整
流回路２７の出力をフィルタ回路２８で平滑した後、電
流検出信号ｖｏとして出力している。
なわち、上述したコイル１５．１６と抵抗器２１．２２
とでブリッジ回路を構成し、このブリッジ回路の電源入
力端をバランス調整用の可変抵抗器２３．２４を介して
交流発振器２５の出力端に接続している。そして、ブリ
ッジ回路の中点間電位を差動増幅器２６に人力し、この
差動増幅器２６の出力を整流回路２７に導入し、この整
流回路２７の出力をフィルタ回路２８で平滑した後、電
流検出信号ｖｏとして出力している。
次に、上記のように構成された電流検出器の動作を説明
する。
する。
まず、差動増幅器２６の出力振幅が最小となるように抵
抗器２３．２４を予め調整しておく。
抗器２３．２４を予め調整しておく。
導体１１に、第２図中実線矢印で示すように電流■が流
れると、この電流によって導体１１の周囲に電流Ｉの大
きさに対応した大きさの磁界Ｈ。
れると、この電流によって導体１１の周囲に電流Ｉの大
きさに対応した大きさの磁界Ｈ。
が発生する。この磁界Ｈ，は非晶質磁性金属帯１３．１
４に印加される。前述の如く、非晶質磁性金属帯１３．
１４としてはコイルボビン１２の軸心線に対して角度ａ
、−αの方向を磁化容易軸とする一軸磁気異方性を有し
たものが用いられている。このため、非晶質磁性金属帯
１３．１４は。
４に印加される。前述の如く、非晶質磁性金属帯１３．
１４としてはコイルボビン１２の軸心線に対して角度ａ
、−αの方向を磁化容易軸とする一軸磁気異方性を有し
たものが用いられている。このため、非晶質磁性金属帯
１３．１４は。
磁界Ｈ１の印加を受けると、この磁界Ｈ，に感応して磁
気特性、具体的には透磁率が変化する。この透磁率の変
化に伴ってコイル１５．１６の交流インピーダンスが変
化する。したがって、信号処理部３の出力Ｖｏは、電流
■の大きさに対応して変化することになる。
気特性、具体的には透磁率が変化する。この透磁率の変
化に伴ってコイル１５．１６の交流インピーダンスが変
化する。したがって、信号処理部３の出力Ｖｏは、電流
■の大きさに対応して変化することになる。
この動作を詳しく説明すると以下の通りである。
すなわち、第４図は非晶質磁性金属帯１３゜１４に働く
磁界および磁化の構成を示している。
磁界および磁化の構成を示している。
電流ｌによって生じた磁界Ｈ１は、非晶質磁性金属帯１
３．１４に対してそれぞれ同一方向に加わる。一方、コ
イル１５．１６で発生した磁界ＨＰ１．ＨＰ２は、非晶
質磁性金属帯１３．１４に対して磁界Ｈ，とは直交する
関係に加わる。図では磁界ＨＰＩ、ＨＰ２が非晶質磁性
金属帯１３゜１４に対して同一方向に加えられた状態を
示している。非晶質磁性金属帯１３．１４の磁気異方性
定数Ｋｕｌ 、Ｋｕ２は非晶質磁性金属帯１３゜１４の
組成によって決り、同一組成の材料の場合には等しくな
る。磁化容易軸の方向αは、０くαく±π／２であるが
、この例では±π／４であるとする。また、自発磁化Ｉ
ＳＩ、ＩＳ２は非晶質磁性金属帯１３．１４の組成や処
理によって決まる定数である。また、非晶質磁性金属帯
１３の磁気的なエネルギＥ１は。
３．１４に対してそれぞれ同一方向に加わる。一方、コ
イル１５．１６で発生した磁界ＨＰ１．ＨＰ２は、非晶
質磁性金属帯１３．１４に対して磁界Ｈ，とは直交する
関係に加わる。図では磁界ＨＰＩ、ＨＰ２が非晶質磁性
金属帯１３゜１４に対して同一方向に加えられた状態を
示している。非晶質磁性金属帯１３．１４の磁気異方性
定数Ｋｕｌ 、Ｋｕ２は非晶質磁性金属帯１３゜１４の
組成によって決り、同一組成の材料の場合には等しくな
る。磁化容易軸の方向αは、０くαく±π／２であるが
、この例では±π／４であるとする。また、自発磁化Ｉ
ＳＩ、ＩＳ２は非晶質磁性金属帯１３．１４の組成や処
理によって決まる定数である。また、非晶質磁性金属帯
１３の磁気的なエネルギＥ１は。
Ｅｌ ＝Ｋｕｌ ｓｉｎ ２（πバーθ１）−１ＳＩＨ
ｐｌｃｏｓθ１ −ＩｓｌＨＩＳｉｎθｔ −（１）となり、
同様に非晶質磁性金属帯１４の磁気的なエネルギＥ２は
。
ｐｌｃｏｓθ１ −ＩｓｌＨＩＳｉｎθｔ −（１）となり、
同様に非晶質磁性金属帯１４の磁気的なエネルギＥ２は
。
Ｅ２ ＝Ｋｕ２ ｓｉｎ ２（θ２−πハ）−１３２Ｈ
ｐ２ｃｏｓ θ２ 一１３２Ｈ１ｓｉｎ θ２ −＝ （２
）となる。自発磁化ＩＳ１＋ ＩＳ２の角度θ１゜θ
２は（１）、 （２）式の各エネルギが最小となる条件
ａ Ｅ１／ａ ｅ１＝Ｏ，ａ Ｅ２ ／ａ ０２＝ｏ１
．：より求まる。
ｐ２ｃｏｓ θ２ 一１３２Ｈ１ｓｉｎ θ２ −＝ （２
）となる。自発磁化ＩＳ１＋ ＩＳ２の角度θ１゜θ
２は（１）、 （２）式の各エネルギが最小となる条件
ａ Ｅ１／ａ ｅ１＝Ｏ，ａ Ｅ２ ／ａ ０２＝ｏ１
．：より求まる。
コイル１５．１６で生じた磁界ＨＰ−１，ＨＰ２の方向
の自発磁化の大きさ１１．Ｉ２は。
の自発磁化の大きさ１１．Ｉ２は。
１ｌ−ＩｓｌｅＯ８θ１ ・・・（３）１
２ ＝ Ｉ Ｓ ２ ｃｏｓθ２ −（４
）である。コイル１５．１６のインピーダンスはそれぞ
れ１１．１２に比例する。
２ ＝ Ｉ Ｓ ２ ｃｏｓθ２ −（４
）である。コイル１５．１６のインピーダンスはそれぞ
れ１１．１２に比例する。
（１）〜（４）式から判かるように、１１＋ ’２は
導体１１に流れる電流Ｉによって生じる磁界Ｈ，の関数
である。したがって、コイル１５．１６のインピーダン
スは電流工によって変化することになり。
導体１１に流れる電流Ｉによって生じる磁界Ｈ，の関数
である。したがって、コイル１５．１６のインピーダン
スは電流工によって変化することになり。
結局、信号処理部３の出力Ｖｏは電流Ｉに対応したもの
となり、ここに電流検出器としての機能が発揮されるこ
とになる。
となり、ここに電流検出器としての機能が発揮されるこ
とになる。
実験によると、内径２ｓｗＲ，巻数８０ターンのコイル
１５．１６を用い、差動増幅器２６の増幅度を３０倍と
し、交流発振器２５の出力を１００ Ｋ Ｈｚ、 ３Ｖ
（「ｌｌ１ｓ）とし、直径２５ｕの導体１１に２．５Ａ
流したところ出力ＶＯ−１，８Ｖを得ることができた。
１５．１６を用い、差動増幅器２６の増幅度を３０倍と
し、交流発振器２５の出力を１００ Ｋ Ｈｚ、 ３Ｖ
（「ｌｌ１ｓ）とし、直径２５ｕの導体１１に２．５Ａ
流したところ出力ＶＯ−１，８Ｖを得ることができた。
また。
コイルボビン１２を含む検出部２を室温から９０℃まで
上昇させたときの出力ｖｏの変化は１２０ ｍＶであり
、温度ドリフトは約１．６＋ｎＶ／’Ｃであった。この
値は、電流値に換算して２．４ ｍ Ａ／℃である。こ
の値は測定電流値のｌ／１０００であり、温度変化に対
して十分な安定度を備えていると言える。
上昇させたときの出力ｖｏの変化は１２０ ｍＶであり
、温度ドリフトは約１．６＋ｎＶ／’Ｃであった。この
値は、電流値に換算して２．４ ｍ Ａ／℃である。こ
の値は測定電流値のｌ／１０００であり、温度変化に対
して十分な安定度を備えていると言える。
なお、上記実施例では導体１１に流れる電流Ｉで非晶質
磁性金属帯の磁気特性を変化させ、これでコイル１５．
１６の交流インピーダンスを変化させることによって検
出しているが、第５図に示すように、交流電源によって
付勢されるコイル３１を一次コイルとして設けるととも
にコイル１５．１６を二次コイルとし、このコイル１５
゜１６に誘起される電圧の差をとることによって電流Ｉ
に比例した信号を得るようにしてもよい。また、第３図
に示す信号処理部３では必要に応じて同期検波回路を組
み込むようにしてもよい。また。
磁性金属帯の磁気特性を変化させ、これでコイル１５．
１６の交流インピーダンスを変化させることによって検
出しているが、第５図に示すように、交流電源によって
付勢されるコイル３１を一次コイルとして設けるととも
にコイル１５．１６を二次コイルとし、このコイル１５
゜１６に誘起される電圧の差をとることによって電流Ｉ
に比例した信号を得るようにしてもよい。また、第３図
に示す信号処理部３では必要に応じて同期検波回路を組
み込むようにしてもよい。また。
上記実施例では、非晶質磁性金属帯とコイルとを対にし
、これを二対設けているか、一対だけ設けてコイルのイ
ンピーダンス変化を検出するようにしてもよい。さらに
、上記のように一対設けるとともに他に導体が貫通、あ
るいは貫通しないダミーコイルを設け、これらでブリッ
ジ回路を構成するようにしてもよい。また、必ずしも導
体が貫通するようにコイルを設ける必要はなく、磁気異
方性を有した非晶質金属材の外周にコイルを巻装したも
のを導体に近接配置する構成を採用してもよい。
、これを二対設けているか、一対だけ設けてコイルのイ
ンピーダンス変化を検出するようにしてもよい。さらに
、上記のように一対設けるとともに他に導体が貫通、あ
るいは貫通しないダミーコイルを設け、これらでブリッ
ジ回路を構成するようにしてもよい。また、必ずしも導
体が貫通するようにコイルを設ける必要はなく、磁気異
方性を有した非晶質金属材の外周にコイルを巻装したも
のを導体に近接配置する構成を採用してもよい。
［発明の効果］
本発明に係る電流検出器は、上記のように構成されてい
るので次のような効果を奏する。
るので次のような効果を奏する。
線路導体に流れる電流によって生じる磁界に感応して磁
気特性が変化する磁気異方性を有した非晶質磁性金属材
を設けるとともに上記非晶質磁性金属材の磁気特性に感
応して電気的特性値が変化するコイルを用いて電流を検
出しているので、電流検出器と線路導体とを完全に電気
絶縁することができること、温度によるドリフトを防止
できるので安定性に富むこと、１つの検出器で直流電流
および交流電流を高精度に検出できること、大型化する
要素を必要としないので全体の小型化を実現できること
などの利点がある。
気特性が変化する磁気異方性を有した非晶質磁性金属材
を設けるとともに上記非晶質磁性金属材の磁気特性に感
応して電気的特性値が変化するコイルを用いて電流を検
出しているので、電流検出器と線路導体とを完全に電気
絶縁することができること、温度によるドリフトを防止
できるので安定性に富むこと、１つの検出器で直流電流
および交流電流を高精度に検出できること、大型化する
要素を必要としないので全体の小型化を実現できること
などの利点がある。
第１図は一実施例に係る電流検出器の概略構成図、第２
図は検出器におけるコイルボビンの側面図、第３図は同
検出器の信号処理部の回路構成図。 第４図は同検出器の電流検出原理を説明するための図、
第５図は別の実施例に係る電流検出器における検出部の
構成説明図である。 １・・・電流検出器、２．２８・・・検出部、３・・・
信号処理部、１１・・・導体、１２・・・コイルボビン
、１３゜１４・・・非晶質磁性金属帯、１５，１６．３
１・・・コイル、２６・・・差動増幅器、２７・・・整
流回路、２８・・・フィルタ回路。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第４図 第５−図
図は検出器におけるコイルボビンの側面図、第３図は同
検出器の信号処理部の回路構成図。 第４図は同検出器の電流検出原理を説明するための図、
第５図は別の実施例に係る電流検出器における検出部の
構成説明図である。 １・・・電流検出器、２．２８・・・検出部、３・・・
信号処理部、１１・・・導体、１２・・・コイルボビン
、１３゜１４・・・非晶質磁性金属帯、１５，１６．３
１・・・コイル、２６・・・差動増幅器、２７・・・整
流回路、２８・・・フィルタ回路。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第４図 第５−図
Claims (1)
- 被測定電流の通路となる導体と、この導体に流れる電
流によって生じる磁界に感応して磁気特性が変化する磁
気異方性を有した非晶質磁性金属材と、この非晶質磁性
金属材の磁気特性に感応して電気的特性値が変化するコ
イルと、このコイルの電気的特性値に対応した出力を送
出する手段とを具備してなることを特徴とする電流検出
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63012015A JPH01187465A (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 電流検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63012015A JPH01187465A (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 電流検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01187465A true JPH01187465A (ja) | 1989-07-26 |
Family
ID=11793769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63012015A Pending JPH01187465A (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 電流検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01187465A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999063352A1 (en) * | 1998-06-05 | 1999-12-09 | Cooke Chathan M | Closely-coupled multiple-winding magnetic induction-type sensor |
-
1988
- 1988-01-22 JP JP63012015A patent/JPH01187465A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999063352A1 (en) * | 1998-06-05 | 1999-12-09 | Cooke Chathan M | Closely-coupled multiple-winding magnetic induction-type sensor |
| US6392401B1 (en) | 1998-06-05 | 2002-05-21 | Chathan M. Cooke | Closely-coupled multiple-winding magnetic induction-type sensor |
| US6563296B2 (en) | 1998-06-05 | 2003-05-13 | Chathan M. Cooke | Closely-coupled multiple-winding magnetic induction-type sensor |
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