JPH10177926A

JPH10177926A - 直流電流センサー

Info

Publication number: JPH10177926A
Application number: JP8354453A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Yamanaka; 政明山中
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 1998-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】電気自動車等におけるバッテリーの充・放電
量の管理用センサーとして有効であり、零点精度及び温
度特性に優れ、小電流から大電流までの広範囲の直流電
流の測定が可能で、簡単な構成で量産性に優れた直流電
流センサーの提供。【解決手段】検出コイル３と励磁コイル５とを巻回配
置した検出コア２と励磁コア４とからなるコア構成体
を、周方向に連通する中空部を形成する円環状絶縁ケー
ス８内に配置し、該円環状絶縁ケース８外周部にフィー
ドバックコイル７をトロイダル状に巻回配置し、励磁コ
ア４は、検出コア２外周部の少なく４箇所以上で検出コ
ア２軸方向中心に対して対称となる位置に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、直流電流を使用
する種々の機器に配置される直流電流センサーの改良に
係り、特に、電気自動車等におけるバッテリーの充・放
電量の管理用センサーとして有効であり、零点精度及び
温度特性に優れ、小電流から大電流までの広範囲の直流
電流の測定が可能であるとともに、簡単な構成で量産性
に優れた直流電流センサーに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、直流電流センサーとしては、
シャント抵抗方式、マグアンプ方式、磁気マルチバイブ
レータ方式、ホール素子方式等を採用した構成が知られ
ている。しかし、これらの直流電流センサーは、構成が
複雑であるばかりでなく、本来的に被検出導線の１ター
ン貫通を要求される漏電ブレーカー等への採用は困難で
あり、微小電流を高感度で安定して測定することは不可
能であった。本願出願人は、以上のような問題点を解決
する直流電流センサーとして、構造が比較的簡単であ
り、特に、微小な電流の変化に対しても、優れた検出能
力を有する高感度の直流電流センサーを先に提案した
（特開平６−７４９７８号）。

【０００３】例えば、図１２に示すように、電気的に接
続されている一対の検出コイル３ａ，３ｂを矩形枠状の
軟質磁性材料からなる検出コア２の対向位置にある短辺
部にトロイダル状に巻回配置するとともに、該検出コア
２の内側に直流電流が流れる被検出導線１を貫通配置す
る構成からなっている。さらに、被検出導線１を流れる
直流電流Ｉに基づき発生する検出コア２内の磁束Φ₀を
スイッチングする手段として、検出コア２の対向位置に
ある長辺部に検出コア２の周方向に対して直角方向に接
続して４角筒状を構成する軟質磁性材料からなる一対の
励磁コア４ａ，４ｂを配置するとともに、検出コア２外
周の周方向に励磁コイル５を巻回配置している。

【０００４】このような構成において、被検出導線１に
直流電流Ｉが流れると検出コア２内に磁束Φ₀が発生す
るが、この時、励磁コイル５に所定の交流電流（周波数
ｆ₀）を流すと励磁コア４ａ，４ｂ部に図中α方向に交
番磁束が発生し、該交番磁束によって検出コア２と励磁
コア４ａ，４ｂとの直交部６が磁気的に飽和され、前記
検出コア２内の磁束Φ₀がスイッチングされることとな
り、周波数が励磁周波数の２倍（２ｆ₀）の交番磁束に
変調される。この磁束Φ₀の変化に伴い被検出導線１を
流れる直流電流Ｉに比例した周波数２ｆ₀の起電力（Ｖ
_DET）が検出コイル３ａ，３ｂに検出され、結果として
被検出導線１を流れる直流電流Ｉの絶対値を知ることが
できる。

【０００５】図１３の直流電流センサーは、コアの構成
を簡単にするとともに、Ｓ／Ｎ比の高い構成を目的とし
て提案したものであり、検出コイル３をトロイダル状に
巻回配置する環状の軟質磁性材料からなる検出コア２を
管状となし、該検出コア２の周方向に連通する中空部
に、励磁コイル５を巻回配置した構成なる（特開平７−
１９８７５４号）。

【０００６】このような構成において、被検出導線１に
直流電流Ｉが流れると検出コア２内に磁束Φ₀が発生す
るが、この時、励磁コイル５に所定の励磁電流（交流電
流）を流すと検出コア２内に図中α方向の交番磁束が発
生し、該交番磁束によって検出コア２のほぼ全域が周期
的に磁気的飽和され、前記検出コア２内の磁束Φ₀がス
イッチングされることとなる。この構成では、励磁コア
の役目を検出コア２が兼ねることになるが、基本的に図
１２の直流電流センサーの作動原理と同様にして被検出
導線１を流れる直流電流Ｉの絶対値を知ることができ
る。

【０００７】以上に説明した構成からなる直流電流セン
サーは、被検出導線１を流れる直流電流Ｉに基づき発生
する検出コア内の磁束Φ₀をスイッチングする手段が、
検出コア２の周方向の一部又は全部に交番磁束による磁
気的な飽和領域を形成して磁束Φ₀を周期的に遮断する
構成であり、基本的作動原理が同様である。これらの本
願出願人が先に提案した直流電流センサーは、いずれも
構造が比較的簡単であり、特に、微小な電流の変化に対
しても、優れた検出能力を有する構成であることから、
直流電流センサーの用途を大幅に拡大することができ
た。

【０００８】しかし、電気自動車におけるバッテリーの
充・放電量の管理用センサー等では、バッテリー充電時
の小電流から走行時の大電流までの非常に広い範囲を精
度良く測定し、時間積分後の積算誤差を極力抑えること
が要求される。上記に説明した直流電流センサーの構成
では、検出コアを構成する軟質磁性材料が本質的に有す
るＢ−Ｈ曲線の非線形性と磁気飽和のために、該コア材
料の透磁率は被検出導線を流れる直流電流Ｉに対して一
定ではなく、要求される広範囲での電流を高精度にて測
定することは困難であった。

【０００９】本願出願人は、このような問題点を解決す
る構成として、従来から知られるホール素子を用いたゼ
ロフラックス制御型直流電流センサーが有する構成と本
願出願人が先に提案した上記の直流電流センサーの構成
とを効果的に組み合わせることを検討し、それぞれの直
流電流センサーが有する長所が有効に活用され、予想以
上の効果が得られることを確認した。

【００１０】すなわち、従来から知られるホール素子を
用いたゼロフラックス制御型直流電流センサーは、図１
４に示すように、被検出導線１１を流れる直流電流Ｉに
基づき発生する検出コア１２内の磁束Φ₀を打ち消す方
向の磁束Φ_fを発生し、ホール素子１３の出力を実質的
に零とするフィードバックコイル１４を、検出コア１２
にトロイダル状に巻回配置し、該フィードバックコイル
１４への印加電流を測定することによって被検出導線１
１に流れている直流電流Ｉを検出する構成からなるもの
である。

【００１１】この構成では、測定範囲及び測定精度がホ
ール素子１３の特性によって決定され、比較的広範囲の
測定が可能となるが、実際にはホール素子１３のホール
ノイズと温度特性のために、小電流の領域で要求される
精度が確保できなかった。

【００１２】しかし、本願出願人が先に提案した上記の
直流電流センサーでは高精度を維持した広範囲の測定は
不可能であっても、小電流の領域で非常に高感度の測定
が実現できることより、これらの構成を組み合わせて用
いることによって予想以上の効果が得られることを知見
した。

【００１３】図１５に示す直流電流センサーは、フィー
ドバックコイル７を配置した以外、検出コア、励磁コ
ア、検出コイル、励磁コイルの配置構成は図１２に示す
従来の構成と同様である。

【００１４】このような構成において、被検出導線１に
直流電流Ｉが流れると検出コア２内に磁束Φ₀が発生す
るが、この時、励磁コイル５に所定の交流電流（周波数
ｆ₀）を流すと励磁コア４ａ，４ｂ部に図中α方向に交
番磁束が発生し、該交番磁束によって検出コア２と励磁
コア４ａ，４ｂとの直交部６が磁気的に飽和され、前記
検出コア２内の磁束Φ₀がスイッチングされることとな
り、周波数が励磁周波数の２倍（２ｆ₀）の交番磁束に
変調される。この磁束Φ₀の変化に伴い被検出導線１を
流れる直流電流Ｉに比例した周波数２ｆ₀の起電力（Ｖ
_DET）が検出コイル３ａ，３ｂに検出される。

【００１５】この状態において、検出コイル３ａ，３ｂ
に検出される起電力（Ｖ_DET）が零になるまで、すなわ
ち、検出コア２内に発生する磁束Φ₀が零になるまで該
磁束Φ₀を打ち消す方向の磁束Φ_fを発生するようフィー
ドバックコイル７に所定の直流電流ｉを流し、その電流
値を測定することで、結果として被検出導線１を流れる
直流電流Ｉの絶対値を知ることができる（ｉ＝Ｉ／Ｎｆ
Ｎｆ：フィードバックコイル７の卷数）。

【００１６】以上の構成からなる直流電流センサーで
は、検出コア２内に発生する磁束Φ₀が実質的に零の状
態で測定を実施することから、検出コア２の磁気的特性
の最も安定した領域を用いることとなり、検出コア２と
して高透磁率で低保磁力の軟質磁性材料を選定すること
で、小電流から大電流までの広範囲において零点精度の
確保とともに、コア材料の磁気特性の温度変化に起因し
た直流電流センサーの温度特性をも大幅に改善すること
が可能となった。

【００１７】図１３に示す従来構成の直流電流センサー
においても、管状検出コア２の外周にフィードバックコ
イルをトロイダル状に巻回配置することによって、上記
と同様な効果を得ることができる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、先に本
願出願人が提案した直流電流センサーにフィードバック
コイルを効果的に配置することによって、高精度を維持
して小電流から大電流までの広範囲の直流電流の測定が
可能となるが、被検出導線１を流れる直流電流Ｉが大電
流の場合には、検出コア２内に発生する磁束Φ₀を打ち
消す方向に発生する磁束Φ_fを増大させることが必要と
なり、必然的にフィードバックコイルの卷数が数千ター
ン以上となる。

【００１９】例えば、図１５の構成においては、検出コ
ア２が矩形枠状となっていることから、フィードバック
コイルを機械的に巻回配置することは困難であり、量産
性の観点から検出コア２の改良が必要である。

【００２０】また、図１３の構成の直流電流センサーで
は、管状検出コア２が円環状となることからフィードバ
ックコイルを機械的に巻回配置することは容易ではある
が、管状であることから、励磁コイルにより発生するう
ず電流によりコア自身が発熱して検出コア２内に滞留し
やすく、検出コア２自体に温度変化を招き、たとえフィ
ードバックコイルの配置によって温度変化の影響を低減
できるとしても、コア自身の発熱により熱暴走し、キュ
リー点を越える可能性があることからは必ずしも好まし
い構成とは言い難い。

【００２１】この発明は、上記のような現状に鑑み提案
するもので、先に本願出願人が提案した構成からなる直
流電流センサーが有する本来的な長所を損なうことな
く、特に、電気自動車等におけるバッテリーの充・放電
量の管理用センサーとして有効であり、零点精度及び温
度特性に優れ、小電流から大電流までの広範囲の直流電
流の測定が可能であるとともに、簡単な構成で量産性に
優れた直流電流センサーの提案を目的とするものであ
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記の目的を
達成するために種々の構成を検討した結果、検出コアの
形状と励磁コアの配置構成を工夫することにより、目的
を達成することが可能であることを知見した。すなわ
ち、フィードバックコイルを機械的に巻回配置可能とす
るためには、検出コア自体を円環状又は多角形環状とす
る必要があり、また検出コア外周部に配置する励磁コア
も高精度の測定を達成するためには全体的な電磁気的バ
ランスを考慮し、各励磁コアが電気的に絶縁されている
か、あるいはうず電流が流れ難いように電気抵抗を高く
することが好ましく、少なくとも４箇所以上で検出コア
軸方向中心に対して対称となる位置に検出コアの周方向
に対して直角方向に接続して環状を形成するように構成
することが必要であることを知見したのである。

【００２３】なお、以上の検出コア及び励磁コアからな
る構成の直流電流センサーは、フィードバックコイルを
配置しない場合でも、特定の測定範囲において、先に本
願出願人の提案した直流電流センサーと同等以上の特性
を有し、さらに、検出コイルが機械的に巻回配置可能で
あることから、工業的価値が大であることが確認され
た。

【００２４】この発明は、以上の知見に基づくものであ
り、内側に直流電流が流れる被検出導線を貫通配置する
円環状又は多角形環状の軟質磁性材料からなる検出コア
と、該検出コア外周部の少なく４箇所以上で検出コア軸
方向中心に対して対称となる位置に検出コアの周方向に
対して直角方向に接続して環状を形成する軟質磁性材料
からなる励磁コアと、前記検出コアにトロイダル状に巻
回配置する検出コイルと、前記検出コアの外周部周方向
に巻回配置する励磁コイルとを有することを特徴とする
直流電流センサーである。

【００２５】さらに、小電流から大電流までの広範囲の
直流電流の測定が可能の構成として、内側に直流電流が
流れる被検出導線を貫通配置する円環状又は多角形環状
の軟質磁性材料からなる検出コアと、該検出コア外周部
の少なく４箇所以上で検出コア軸方向中心に対して対称
となる位置に検出コアの周方向に対して直角方向に接続
して環状を形成する軟質磁性材料からなる励磁コアと、
前記検出コアにトロイダル状に巻回配置する検出コイル
と、前記検出コアの外周部周方向に巻回配置する励磁コ
イルと、検出コアにトロイダル状に巻回配置し、前記被
検出導線を流れる直流電流に基づき発生する検出コア内
の磁束を打ち消す方向の磁束を発生し、検出コイルの出
力を実質的に零とするフィードバックコイルとを有する
ことを特徴とする直流電流センサーを提案するものであ
る。

【００２６】より具体的な構成として、上記に説明した
検出コイルと励磁コイルとを巻回配置した検出コアと励
磁コアとからなるコア構成体を、周方向に連通する中空
部を形成する円環状絶縁ケース内に配置し、該円環状絶
縁ケース外周部にフィードバックコイルをトロイダル状
に巻回配置することを特徴とする直流電流センサー、あ
るいはかかる構成において、前記の検出コイルを円環状
絶縁ケース外周部に巻回配置する構成の直流電流センサ
ーを提案する。

【００２７】特に好ましい検出コアと励磁コアとの構成
として、検出コアが正８角形環状の軟質磁性材料からな
り、該検出コアの周方向の一辺おきの４辺の箇所に励磁
コアを形成したことを特徴とする直流電流センサーを提
案する。

【００２８】

【発明の実施の形態】この発明の直流電流センサーにお
いて、検出コア及び励磁コアが環状とは、電磁気的に閉
回路を形成する構成のことをいい、検出コアはフィード
バックコイルを機械的に巻回配置可能とするためには円
環状又は多角形環状とする必要があるが、特に、励磁コ
アの形状は実施例の形状（４角筒状）に限定されるもの
ではない。

【００２９】検出コア及び励磁コアを構成する軟質磁性
材料は、直流電流センサーに要求される検出感度に応じ
た磁気特性や、加工性等を考慮して選定することが必要
であり、パーマロイ、ケイ素鋼鈑、アモルファス、電磁
軟鉄、ソフトフェライト等の公知の軟質磁性材料の使用
が可能であるが、磁気特性と加工性の両方の観点からも
パーマロイが最も好ましい。

【００３０】この発明の直流電流センサーの量産に際し
ては、フィードバックコイルの電気的な絶縁を確保する
とともに、機械的な巻回配置を容易にするために、検出
コイルと励磁コイルとを巻回配置した検出コアと励磁コ
アとからなるコア構成体を、周方向に連通する中空部を
形成する円環状絶縁ケース内に配置し、該円環状絶縁ケ
ース外周部にフィードバックコイルをトロイダル状に巻
回配置する構成を採用することが望ましい。

【００３１】このような観点から、電磁気的に良好なバ
ランスを維持し、かつ、円環状絶縁ケース内への効率的
な配置を検討した結果、励磁コアは、検出コア外周部の
少なく４箇所以上で検出コア軸方向中心に対して対称と
なる位置に配置することが必要であり、必要に応じて６
箇所、８箇所等適宜選択して配置することも可能であ
る。しかし、必要以上に配置することは、実質的に図１
３の構成との差異がなくなり、目的とする効果が得られ
ないことから、図示の程度が好ましい。

【００３２】この発明の直流電流センサーを構成する検
出コア及び励磁コアの一実施例を、図４〜８に示す。い
ずれも、図中２は検出コアを、４は励磁コアを、８は円
環状絶縁ケースを示す。なお、検出コイルと励磁コイル
およびフィードバックコイルは、これらの図においては
図示しない。

【００３３】図４は、検出コア２を円環状としたもの
で、検出コア２外周部の４箇所で検出コア２軸方向中心
に対して対称となる位置に検出コア２の周方向に対して
直角方向に接続して環状を形成する軟質磁性材料からな
る励磁コア４を配置している。励磁コア４は、必要に応
じて検出コア２軸方向中心に対して対称となる位置であ
れば、６箇所、８箇所等適宜選択して配置することも可
能であることは、上記の説明の通りである。

【００３４】図５〜図７は、検出コア２をそれぞれ正方
形、正６角形、正８角形とし、各々の周方向の一辺毎に
励磁コア４を配置した構成である。

【００３５】図８は、検出コア２を正８角形環状の軟質
磁性材料とした点においては図７と同様であるが、該検
出コアの周方向の一辺おきの４辺の箇所に励磁コアを形
成した構成からなり、この発明の効果を最も効果的に実
現できる構成である。

【００３６】以上の図５〜図８では、検出コアを正多角
形とした構成にて説明したが、励磁コアが、検出コア外
周部の少なく４箇所以上で検出コア軸方向中心に対して
対称となる位置に配置することが可能な構成であれば、
正多角形に限定されるものではない。

【００３７】さらに、この発明の直流電流センサーの詳
細を図８に示すコア構成を例として説明する。図８に示
すコア構成を採用すると、図３の斜視図に示すように、
正８角形環状の軟質磁性材料からなる検出コア２の周方
向の一辺おきの４辺の箇所に４角筒状の励磁コア４を形
成し、さらに、検出コア２の外周部周方向に励磁コイル
５を巻回配置するとともに、検出コア２にトロイダル状
に検出コイル３を巻回配置することとなる。

【００３８】図においては、検出コイル３が実質的に４
箇所の励磁コア４の内の１箇所の外周にのみ配置した構
成を示しているが、４箇所の励磁コア４の各々外周に巻
回配置してもよく、また、励磁コア４が形成されていな
い検出コア２の４辺の箇所に巻回配置してもよい。さら
に、検出コイル３は、円環状絶縁ケース８外周に巻回す
る構成も同等の作用効果を有し、この場合、該円環状絶
縁ケース外周の対称位置に配置されることが望ましい。

【００３９】この検出コイルと励磁コイルとを巻回配置
した検出コアと励磁コアとからなるコア構成体を、周方
向に連通する中空部を形成する円環状絶縁ケース内に配
置し、該円環状絶縁ケース外周にフィードバックコイル
をトロイダル状に巻回配置すると、図１及び図２の構成
となる。図１は、上記コア構成体との関係を明確にする
ために、円環状絶縁ケース８及びフィードバックコイル
７を２点鎖線にて示す。また、図２は縦断面図であり、
図８のＡ−Ａ断面に相当する。

【００４０】図１において、フィードバックコイル７は
円環状絶縁ケース８外周の一部に巻回した構成にて示し
ているが、実際には、先に説明したように数千ターンに
もなるので円環状絶縁ケース８外周の全域にわたって多
層に巻回される。

【００４１】このような構成において、被検出導線１に
直流電流Ｉが流れると検出コア２内に磁束Φ₀が発生す
るが、この時、励磁コイル５に所定の交流電流（周波数
ｆ₀）を流すと励磁コア４部に図中α方向に交番磁束が
発生し、該交番磁束によって検出コア２と励磁コア４と
の直交部６が磁気的に飽和され、前記検出コア２内の磁
束Φ₀がスイッチングされることとなり、周波数が励磁
周波数の２倍（２ｆ₀）の交番磁束に変調される。この
磁束Φ₀の変化に伴い被検出導線１を流れる直流電流Ｉ
に比例した周波数２ｆ₀の起電力（Ｖ_DET）が検出コイル
３に検出される。

【００４２】この状態において、検出コイル３に検出さ
れる起電力（Ｖ_DET）が零になるまで、すなわち、検出
コア２内に発生する磁束Φ₀が零になるまで該磁束Φ₀を
打ち消す方向の磁束Φ_fを発生するようフィードバック
コイル７に所定の直流電流ｉを流し、その電流値を測定
することで、結果として被検出導線１を流れる直流電流
Ｉの絶対値を知ることができる（ｉ＝Ｉ／ＮｆＮｆ：
フィードバックコイル７の卷数）。このように、作動原
理は、図１５に示す直流電流センサーと同様である。

【００４３】特に、この構成においては、励磁コアが、
検出コア外周部の４箇所で検出コア軸方向中心に対して
対称となる位置に配置されることから電磁気的のバラン
スがよく、地磁気等の外部からのノイズに対しても強
く、安定性にすぐれる等の効果を有するとともに、互い
に隣合う励磁コアが個々に独立して配置されるため、各
々コイ励磁コアのうず電流による影響が軽減され、コア
自体の温度変化による測定値への影響が少なく、広範囲
の電流測定においても安定した温度特性を有する。

【００４４】さらに、従来のホール素子を用いたゼロフ
ラックス制御型直流電流センサーでは、ホール素子を配
置する部分が検出コアとしては磁気的なギャップとな
り、コアの磁気抵抗が高く、被測定電流により検出コア
内に発生する磁束が少なくなっていた。この発明の直流
電流センサーでは、検出コア２が完全な閉磁路となり、
コアの磁気抵抗が低く、被測定電流により検出コア内に
発生する磁束が多く、変換効率が高い等の効果を有する
ことが確認できた。

【００４５】また、地磁気等の外部からのノイズに対し
ても強く、安定性等の観点からも、有効な構成であるこ
とが確認できた。この発明の直流電流センサーの構成及
び作動原理を図８のコア構成の場合にて説明したが、図
４〜図７のいずれのコア構成においても、図８のコア構
成と同様な効果を得ることができる。

【００４６】

【実施例】この発明の効果を確認するために、図１に示
す直流電流センサーを作成した。すなわち、厚さ０．３
５ｍｍのパーマロイＣ（７８％Ｎｉ−５％Ｍｏ−４％Ｃ
ｕ−ｂａｌＦｅ）板から、帯状の検出コア２構成部分
と、該検出コア２構成部分の長手方向に対して直角方向
に接続する励磁コア４構成部分を所定間隔毎に有するコ
ア構成部材をプレス打ち抜きし、折曲げ加工の後、さら
に、所定箇所をスポット溶接にて固定し、図３に示すよ
うな検出コア２が正８角形環状で、該検出コア２の周方
向の一辺おきの４辺の箇所に４角筒状の励磁コア４を形
成した。

【００４７】検出コア２の一辺の長さＬ＝１４ｍｍ、検
出コア２及び励磁コア４の高さＨ＝６ｍｍ、励磁コア４
の幅Ｗ＝２ｍｍであった。これらに所定の熱処理を施し
て検出コア２及び励磁コア４を完成した。さらに、検出
コア２の外周に電気的な絶縁を確保して励磁コイル５
を、４箇所の励磁コア４の各々外周に検出コイル３を巻
回配置した。励磁コイル５は外径０．１８ｍｍのホルマ
ル線を３０ターン巻回した。

【００４８】これらの検出コイル３と励磁コイル５とを
巻回配置した検出コア２と励磁コア４とからなるコア構
成体を、外径４５ｍｍ、内径３０ｍｍ、高さ８ｍｍで周
方向に連通する中空部を形成する円環状絶縁ケース８内
に配置し、該円環状絶縁ケース８外周の全域にフィード
バックコイル７をトロイダル状に巻回配置し、検出コイ
ル３は外径０．３ｍｍのエナメル線を１００ターン、ト
ロイダル状に巻回配置した。フィードバックコイル９は
外径０．３ｍｍのホルマル線を４０００ターン巻回した
構成からなる。

【００４９】検出コア２内（円環状絶縁ケース８内）に
外径１６ｍｍのビニル被覆からなる被検出導線１を貫通
配置し、先にコアに巻回配置した検出コイル３、励磁コ
イル５とともにフィードバックコイル７を所定の電子回
路を接続して、図１に示す本発明の直流電流センサーを
完成した。なお、励磁コイル５に印加する励磁電流はｆ
＝４ｋＨｚ、１００ｍＡｒｍｓの交流電流とした。

【００５０】ここで、被検出導線１に±４００Ａの範囲
で直流電流を流した場合の、この発明の直流電流センサ
ーにおける入・出力特性を図９及び図１０に示す。図９
より広範囲でリニアの特性が得られ、また、図１０より
従来のホール素子を用いたゼロフラックス制御型直流電
流センサーで問題となっている小電流領域（図１０にお
いては±４Ａの範囲）でもヒステリシスがほとんど無い
高精度の測定が可能であることが確認できた。

【００５１】図１１は、被検出導線１に所定電流（０．
２Ａ，０．６Ａ，１Ａ）を流した時の、この発明の直流
電流センサーにおける温度特性（−４０℃〜＋１００℃
の範囲）を示すが、図より明らかなようにほとんどフラ
ットで温度変化に関係なく安定した測定が可能であるこ
とが確認できた。

【００５２】なお、小電流領域の測定においては、フィ
ードバックコイル７を用いることなく、図１２の従来構
成からなる直流電流センサーと同様な作動原理に基づく
測定を実施した場合、図１０に示す特性とほぼ同等以上
の測定が可能であることが確認できた。すなわち、この
発明のコア構成（例えば、図３の構成）においては、小
電流領域の測定にフィードバックコイル７を用いること
なく、本願出願人が先に提案した直流電流センサーと同
等以上の高感度の測定が実現できることが併せて確認さ
れたのである。

【００５３】

【発明の効果】以上に示すように、この発明の直流電流
センサーにおいては、従来から知られるホール素子を用
いたゼロフラックス制御型直流電流センサーと本願出願
人が先に提案した直流電流センサーとを効果的に組み合
わせるとともに、検出コア及び励磁コアの形状や配置構
成を工夫することで、それぞれの直流電流センサーの有
する長所が有効に活用され、しかも、量産性に優れた簡
単な構成であるにもかかわらず、小電流から大電流まで
の広範囲の直流電流を高精度にて測定することが可能と
なった。

【００５４】特に、従来から知られるホール素子を用い
たゼロフラックス制御型直流電流センサーの欠点であ
る、小電流の領域での精度、温度特性等を解決するとと
もに、本願出願人が先に提案した直流電流センサーが本
質的に有する検出コアを構成する軟質磁性材料のＢ−Ｈ
曲線の非線形性や透磁率による誤差要因等を解決し、目
的とする特性を実現する直流電流センサーの提供を可能
とした。

【００５５】以上に示すような特徴を有することから、
この発明の直流電流センサーは、特に、電気自動車等に
おけるバッテリーの充・放電量の管理用センサーとして
有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の直流電流センサーの構成を示す斜視
説明図である。

【図２】図１の縦断面説明図であり、図８のＡ−Ａ断面
に相当する。

【図３】この発明の直流電流センサーのコア構成体を示
す斜視説明図である。

【図４】この発明の直流電流センサーの横断上面説明図
である。

【図５】この発明の直流電流センサーの横断上面説明図
である。

【図６】この発明の直流電流センサーの横断上面説明図
である。

【図７】この発明の直流電流センサーの横断上面説明図
である。

【図８】この発明の直流電流センサーの横断上面説明図
である。

【図９】被測定電流と出力電流との関係を示すグラフで
ある。

【図１０】被測定電流と出力電流との関係を示すグラフ
である。

【図１１】測定温度と出力電流との関係を示すグラフで
ある。

【図１２】従来の直流電流センサーの構成を示す斜視説
明図である。

【図１３】従来の直流電流センサーの構成を示す斜視説
明図である。

【図１４】従来のホール素子を用いたゼロフラックス制
御型直流電流センサーの作動原理を示す斜視説明図であ
る。

【図１５】従来の直流電流センサーの構成を示す斜視説
明図である。

【符号の説明】

１被検出導線２検出コア３，３ａ，３ｂ検出コイル４，４ａ，４ｂ励磁コア５励磁コイル６直交部７フィードバックコイル８円環状絶縁ケース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内側に直流電流が流れる被検出導線を貫
通配置する円環状又は多角形環状の軟質磁性材料からな
る検出コアと、該検出コア外周部の少なく４箇所以上で
検出コア軸方向中心に対して対称となる位置に検出コア
の周方向に対して直角方向に接続して環状を形成する軟
質磁性材料からなる励磁コアと、前記検出コアにトロイ
ダル状に巻回配置する検出コイルと、前記検出コアの外
周部周方向に巻回配置する励磁コイルとを有することを
特徴とする直流電流センサー。
【請求項２】内側に直流電流が流れる被検出導線を貫
通配置する円環状又は多角形環状の軟質磁性材料からな
る検出コアと、該検出コア外周部の少なく４箇所以上で
検出コア軸方向中心に対して対称となる位置に検出コア
の周方向に対して直角方向に接続して環状を形成する軟
質磁性材料からなる励磁コアと、前記検出コアにトロイ
ダル状に巻回配置する検出コイルと、前記検出コアの外
周部周方向に巻回配置する励磁コイルと、検出コアにト
ロイダル状に巻回配置し、前記被検出導線を流れる直流
電流に基づき発生する検出コア内の磁束を打ち消す方向
の磁束を発生し、検出コイルの出力を実質的に零とする
フィードバックコイルとを有することを特徴とする直流
電流センサー。
【請求項３】検出コアが正８角形環状の軟質磁性材料
からなり、該検出コアの周方向の一辺おきの４辺の箇所
に励磁コアを形成したことを特徴とする請求項１または
請求項２記載の直流電流センサー。