JPH03170071A - 電流検出器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野］ 本発明は，電子機器または電気機緘等に使用される電流
検出器に関するもので，特にトロイダル状強磁性体コア
の一部にギャップを設け，該ギャップ内に感磁素子を構
成した方式の電流検出器の強磁性体コアの構成に関する
ものである。

［従来の技術］ 従来，この種の電流検出器（第２図）に於いては．磁気
回路を形或する部分に使用されている強磁性体コア３に
は．特に検出電流範囲を広げるために飽和磁束密度の高
い強磁性材料Ａまたは検出誤差を小さくするために保磁
力の小さい強磁性材料Ｂが使用され，ホール素子，また
は磁気抵抗効果素子のような感磁素子２を押入する磁気
ギャップ１を形成し，その磁気ギャップ１に感磁素子２
を押入して貫通電線５に流れる被測定電流に比例した磁
界が発生する磁気ギャップ１内に押入した感磁素子２に
より，電流の大きさに比例した出力電圧を得ている。

感磁素子２で検出した貫通電線５の電流に比例した出力
電圧は．信号増幅回路によって増幅されて電流の大きさ
に比例した出力電圧を得ることにより，貫通電流の大き
さを検出している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら，従来の電流検出器に於いて，磁気回路を
形成する部分に使用されている強磁性体コアのヒステリ
シス特性によりギャップ内に発生する残留磁気はそのま
ま増幅され検出誤差（ヒステリシス電圧）として出力さ
れる。又，強磁性体コアの飽和磁束密度は直接検出電流
範囲に影響する。この強磁性体コアを構戊する強磁性材
料が電流検出器の性能を決定する大きな要因となってい
るが，飽和磁束密度の高い強磁性材料Ａは，保磁力も大
きいという欠点がある。

従って，強磁性体Ａを使用した電流検出器は第４図■に
示すように，検出電流範囲は大きいがヒステリシス電圧
も大きいという特性を持つ。また保磁力の小さな強磁性
材料Ｂは，第４図■に示すようにヒステリシス電圧は低
いが飽和磁束密度が低いために検出電流範囲が小さくな
り．大電流検出器には使用し得なかった。この強磁性材
料の選択により検出電流範囲が大きく検出誤差も大きい
電流検出器（第４図■）または検出誤差は小さく検出電
流範囲が小さい電流検出器（第４図■）に制限され，検
出電流範囲に応じたヒステリシス電圧の小さい電流検出
器の設計が困難だった。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば，従来のかかる欠点を除くため．トロイ
ダル状強磁性体コアの磁路の一部にギャップを設け，該
ギャップ内に感磁索子を挿入構成した電流検出器の強磁
性体コアにおいて．該強磁性体コアのギャップ部分に他
の強磁性材料を挿入することによって，飽和磁束密度，
保磁力の異なる二種類の強磁性材料の直列接続でコアを
構成したことを特徴とする電流検出器が得られる。

［発明の構成］ トロイダル状の強磁性体コアの磁路の一部にギャップを
設け該ギャップ内に感磁素子を挿入溝或した電流検出器
の強磁性体コアに於いて．第３図に示すように飽和磁束
密度の高く保磁力の大きな強磁性材料Ａで形或するトロ
イダル状の強磁性体コア３のギャップ部分を拡大し，強
磁性体Ａの体積を減少させ．コアの残留磁気を減少させ
ることによりヒステリシス電圧を低減させる一方，磁気
ギャップ１の拡大により電流検出器の感度が低下するの
をその拡大したギャップの分に保磁力が小さく飽和磁束
密度の低い強磁性材料Ｂを挿入することでおさえる。以
上のように方を磁束密度と保磁力の違う二種類のを強磁
性材料を組み合わせて第１図に示すような強磁性体コア
を構威し，電流検出器のヒステリシス電圧と検出電流範
囲を任意に設計できるようにしたことを特徴とする。

［作用］ 第１図のように構成した電流検出器のコアは，強磁性体
コア全体に対する保磁力の大きな強磁性材料Ａの割合が
減少したことにより残留磁気が減少し，強磁性材料Ａの
みでコアを構成した電流検出器よりヒステリシス電圧を
低減している。又．拡大した磁気ギャップ１部分に保磁
力の小さな強磁性材料Ｂを押入することで．電流検出器
としての感度の低下を抑えている。検出電流範囲はギャ
ップ１部分の飽和磁束密度の小さい強磁性材料Ｂの飽和
点で決定されるが，磁気ギャップ１付近の磁束密度はギ
ャップに近くなるほど小さく分布しており．強磁性体コ
アの平均磁束密度が強磁性材料Ｂの飽和磁束密度を越え
てもギャップ１部分に薄く挿入されている程．強磁性材
料Ｂは飽和しない。強磁性材料Ｂの割合が大きいほどヒ
ステリシス電圧は小さくなり．ギャップ部の強磁性材料
Ｂが薄いほど検出電流範囲が大きくなる。よって第１図
に示すように構成した強磁性体コアを電流検出器に用い
ることによって，二つの強磁性材料の飽和磁束密度と保
磁力のかねあいで，Ａ，Ｂ両強磁性体の割合によって強
磁性材料Ａまたは強磁性材料Ｂのみを用いた電流検出器
の中間の特性を持つ，任意の電流検出器を設計すること
ができる。

Ｃ実施例］ 実施例について図面を参照して説明すると．第２図は従
来の電流検出器の構成正面図である。トロイダル状の強
磁性体コア３に被測定電流を流す貫通電線５を貫通させ
，該貫通電線５の電流によって生じる磁束を強磁性体コ
ア３が集束し，該強磁性体コア３の磁気ギャップ１の空
間に磁束を生じさせ，磁気ギャップ１の磁束を感磁素子
２にて磁束の強さを測定するものである。第２図の電流
検出器で，強磁性体コア３に方向性硅素鋼及びバーマロ
イのみを使用したときの検出電流範囲とヒステリシス電
圧を第４図の，■に示す。

第３図は本発明の電流検出器の強磁性体コアー実施例の
ｔｆｌ或である。飽和磁束密度が高く，保磁力の大きい
強磁性材料である方向性硅素鋼と．飽和磁束密度が低く
，保磁力の小さい強磁性材料であるパーマロイの直列接
続によって実施例（第３図（イ），（口）．（ハ）に示
す）の様な強磁性体コアを購或している。検出電流範囲
を広くするために，方向性硅素鋼によりトロイダル状の
コア３を形成し，その硅素鋼コア３に感磁素子を神人す
るための磁気ギャップ１に加えてパーマロイ４を神人す
るためのギャップを形成し，硅素鋼コアと同断面積のパ
ーマロイ薄板を積層して拡大したギャップ１に揮人する
。保磁力の大きい方向性硅素鋼が，挿入したパーマロイ
の体積分だけ減少し，又バーマロイの保磁力は方向性硅
素鋼の１／１０以下と小さいためコア全体の残留磁気が
減少し，ヒステリシス電圧が減少する。パーマロイ４は
ギャフプの拡大による電流検出器の感度の低下を抑えて
いる。検出電流範囲は，飽和磁束密度の小さいパーマロ
イ４の飽和点で決定されるが．強磁性体コアのギャップ
１付近はコア全体と比較して磁束密度が小さく，ギャッ
プ部のパーマロイ４が薄いほど方向性硅素鋼に近い検出
電流範囲を得ることができる。第２図の電流検出器の強
磁性体コアに，本実施例の第３図（イ）を使用したとき
の検出電流範囲及びヒステリシス電圧を第４図■に示す
。

［発明の効果］ 以上の発明により明らかなように本発明によれば，電流
検出器のトロイダル状の強磁性体コアに於いて，飽和磁
束密度の高い強磁性材料Ａで形成された空隙の大きな強
磁性体コアに保磁力の小さい強磁性材料Ｂを挿入するこ
とによって，特に飽和磁束密度の低い強磁性材料Ｂの強
磁性体コアを使用できない大電流検出器において．任意
の用途及び検出電流範囲に応じたヒステリシス電圧の小
さい電流検出器の提供が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電流検出器の強磁性体コア
部分，第２図は一般に用いられている電流検出器の横成
を示す構成正面図，第３図は本発明の電流検出器の一実
施例を示す図，第４図（イ）は従来及び本発明の一実施
例の電流検出器の検出電流（人力電流）範囲と出力電圧
との関係を示す図，第４図（ロ）は従来及び本発明の一
実施例の電流検出器の検出電流範囲とヒステリシス電圧
との関係を示す図。 ■方向性硅素鋼コアを使用した電流検出器。 ■本発明の実施例（方向性硅素鋼＋バーマロイ）コアを
使用した電流検出器。 ■パーマロイコアを使用した電流検出器。 １・・・磁気ギャップ．２・・・感磁素子，３・・・強
磁性｛オ料Ａ（方向性硅素１１ｉ４），４・・・強磁性
材料Ｂ（パーマロイ），５・・・貫通電線，６・・・回
路部品，７・・・回路丈装扶板，８・・・外部端子。 第３図 （イ） 入力電流 （口） （口） 入力電流

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）トロイダル状強磁性体コアの磁路の一部にギャッ
   プを設け、該ギャップ内に感磁素子を挿入構成した電流
   検出器の強磁性体コアにおいて、該強磁性体コアのギャ
   ップ部分に他の強磁性材料を挿入することによって、飽
   和磁束密度、保磁力の異なる二種類の強磁性材料の直列
   接続でコアを構成したことを特徴とする電流検出器。