WO2002065143A1

WO2002065143A1 - Current sensor and overload current protective device comprising the same

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Publication number: WO2002065143A1
Application number: PCT/JP2002/001239
Authority: WO
Inventors: Takahiro Kudo; Yujiro Kitaide; Kimitada Ishikawa
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2002-08-22
Anticipated expiration: 2003-08-16
Also published as: DE60215128T2; US6984989B2; CN1491360A; TW591234B; EP1367401A4; EP1367401A1; US20040095126A1; EP1367401B1; DE60215128D1; JP2002318250A

Description

明細書電流検出装置およびこれを用いた過負荷電流保安装置技術分野

この発明は、磁気インピーダンス効果をもつ磁気検出素子を利用した電流検出装置、およびこれを利用した過電流保安装置に関する。背景技術

電流センサとして、従来は変流器（カレントトランス）が広く用いられているが、低感度のため積層鉄心が必要で、鉄心による磁気飽和が発生するため、電流検知範囲を広く取れないという問題がある。また、鉄心を用いるので、センサ部が大型化するという問題もある。

一方、電流検出素子にホール素子や磁気抵抗素子を用いる方法もあるが、これらは検出感度が低いので、集磁コアとこの集磁コアの切欠部にホール素子や磁気抵抗素子を設けて、感度を向上させるのが一般的である。

上記の集磁コアを用いる方法は、カレントトランスと同様に、コア寸法が小型のものでも直径 3〜4 c m程度あってセンサ部が大型となり、コアに鉄心を '用いることから鉄心による磁気飽和が発生するため、電流検知範囲を広く取れない。また、ホール素子や磁気抵抗素子は温度に対する出力変動が大きいので、温度補償回路が必要になる。

ホール素子や磁気抵抗素子に代わる高感度磁気検出素子として、例えば日本国特許公開公報の特開平 6— 3 4 7 4 8 9号公報に開示されているァモルファスワイヤによる磁気インピーダンス素子や、日本国特許公開公報の特開平 8— 7 3 8 3 5号公報に開示されている薄膜形状のものがある。いずれの形状の磁気インピーダンス素子も高感度の磁気検出特性を示すが、素子自身の磁気検出特性は、図 1 0に示すアモルファスワイヤによる磁気インピーダンス特性の一例のように、非線形特性を有する。そこで、バイアス磁界を加えることにより、インピーダンス変化の印加磁界依存性の直線化を改善したり（日本国特許公開公報の特開平 6— 1 7 6 9 3 0号公報)、磁気インピーダンス素子に負帰還コイルを巻き、磁気インピーダンス素子の両端の電圧に比例した電流をコイルに通電し、負帰還を施すことにより直線性の優れた素子を得るようにしている（特開平 6— 3 4 7 4 8 9号公報）。

上記バイアス磁界は、磁気インピ一ダンス素子に巻かれたコイルに通電する方法が一般的であるが、こうするとバイアス用と帰還用の二種類のコイルを巻く必要が生じ、装置が大型化するという問題がある。

さらに、ワイヤ状，薄膜状，いずれの形状の磁気インピーダンス素子を用いる場合でも、磁気インピーダンス素子の製造時の材料（透磁率，抵抗率等）および素子寸法（長さ，膜厚，膜幅等）のばらつきにより、素子感度がばらつくという問題がある。

図 1 1に磁気インピーダンス素子の検出回路の一般的な例を示す。

これは、磁気インピーダンス素子 1に対し、高周波電流発生器（O S C) 4 から高周波電流を流したときに得られる出力を、検波回路 Aおよび増幅回路 B を介して出力することで、例えば素子 1のインピーダンスを求めるものである。このとき、出力の調整は可変抵抗器 V Rにより行なう。

しかし、この回路で素子感度のばらつきを低減するためには、 1台ずつ調整や校正を行なう必要があり、コストが大幅にアップする。仮に、調整や校正をしても、自動校正まではできないので、環境の温度変化等による装置出力の経時変化が生じ、高精度な補償ができないという問題が生じる。

したがって、この発明の課題は、小型，低コストで、環境特性や経時変化による精度低下が無く、広い電流範囲を高精度に測定可能とすることにある。発明の開示

このような課題を解決するため、請求項 1の発明では、磁気インピーダンス効果を有し電流を導く配線の近傍に配置される 2つの磁気検出素子と、この磁気検出素子の両端に交流電流を印加する電流印加手段と、前記磁気検出素子に直流バイアス磁界を印加する直流バイアス磁界印加手段と、前記磁気検出素子に印加される外部磁界に応じて変化する交流電流の変化量から電流による磁界の変化量を磁気検出素子対応に検出する 2つの検波手段と、この 2つの検波手段の出力を差動増幅する差動増幅手段と、前記検波手段の出力または差動増手段の出力に応じて所定の負帰還磁界を前記磁気検出素子に印加する負帰還磁界印加手段とを設けたことを特徴とする。

請求項 2の発明では、磁気インピーダンス効果を有し電流を導く配線の近傍に配置される 2つの磁気検出素子と、この磁気検出素子の両端に交流電流を印加する電流印加手段と、前記磁気検出素子に直流バイアス磁界を印加する直流バイアス磁界印加手段と、前記磁気検出素子に負帰還磁界を印加する負帰還磁界印加手段と、前記磁気検出素子に一定磁界を印加する一定磁界印加手段と、前記負帰還磁界と前記一定磁界のいずれか一方を前記磁気検出素子に印加する切換え手段と、前記磁気検出素子の各々に印加される外部磁界に応じて変化する交流電流の変化量から電流による磁界の変化量を磁気検出素子対応に検出する 2つの検波手段と、この 2つの検波手段の出力を差動増幅する差動増幅手段とを設け、前記検波手段の出力または前記差動増幅手段の出力に応じて、或る期間には 2つの磁気検出素子に負帰還磁界を印加し、別の或る期間には 2つの磁気検出素子に一定磁界を印加し、各期間の前記検波手段の出力または前記差動増幅手段の出力に応じて、その差動増幅手段の出力に所定の補正を施すことを特徴とする。

上記請求項 1または 2の発明では、前記負帰還磁界印加手段を、前記磁気検出素子の近傍に配置した負帰還コイルと、負帰還素子とにより構成することができる（請求項 3の発明)。

請求項 4の発明では、磁気インピーダンス効果を有し電流を導く配線の近傍に配置される 2つの磁気検出素子と、この磁気検出素子の両端に交流電流を印加する電流印加手段と、前記磁気検出素子に直流バイアス磁界を印加する直流バイアス磁界印加手段と、前記磁気検出素子に負帰還磁界を印加する負帰還コィルおよび複数の負帰還素子と、この複数の負帰還素子を切り換える切換え手段と、前記磁気検出素子の各々に印加される外部磁界に応じて変化する交流電流の変化量から電流による磁界の変化量を磁気検出素子対応に検出する 2つの検波手段と、この 2つの検波手段の出力を差動増幅する差動増幅手段とを設け、前記検波手段の出力または前記差動増幅手段の出力に応じて前記複数の負帰還素子を選択することを特徴とする。

上記請求項 1ないし 4のいずれかの発明においては、前記直流バイアス磁界は、前記磁気検出素子の近傍に配置したマグネットにより印加することができ (請求項 5の発明）、この請求項 5の発明においては、非磁性体の基板に、前記 2つの磁気検出素子を強磁性体の薄膜で形成し、前記直流バイアス磁界印加用のマグネットと負帰還磁界印加用の負帰還コイルとを薄膜で形成することができる（請求項 6の発明）。

上記請求項 1ないし 6のいずれかの発明においては、前記 2つの磁気検出素子を、電流により生じる磁束に対する出力の絶対値が等しく、かつ極性が逆となるように配置することができる（請求項 7の発明）。

請求項 8の発明では、電源から負荷へ電流を供給または遮断する切換器と、この電流を検出する電流検出器と、装置の各部に電力を供給する制御電源とを備え、過電流発生時に負荷に対する電流の供給を遮断する過負荷電流保安装置において、

前記電流検出器を、磁気インピーダンス効果を有し電流を導く配線の近傍に配置される 2つの磁気検出素子と、この磁気検出素子の両端に交流電流を印加する電流印加手段と、前記磁気検出素子に直流バイアス磁界を印加する直流バィァス磁界印加手段と、前記磁気検出素子に印加される外部磁界に応じて変化する交流電流の変化量から電流による磁界の変化量を磁気検出素子対応に検出する 2つの検波手段と、この 2つの検波手段の出力を差動増幅する差動増幅手段と、前記検波手段の出力または差動増幅手段の出力に応じて所定の負帰還磁界を前記磁気検出素子に印加する負帰還磁界印加手段とから構成することを特徴とする。

請求項 9の発明では、電源から負荷へ電流を供給または遮断する切換器と、この電流を検出する電流検出器と、装置の各部に電力を供給する制御電源とを備え、過電流発生時に負荷に対する電流の供給を遮断する過負荷電流保安装置において、

前記電流検出器を、磁気ィンピ一ダンス効果を有し電流を導く配線の近傍に配置される 2つの磁気検出素子と、この磁気検出素子の両端に交流電流を印加する電流印加手段と、前記磁気検出素子に直流バイアス磁界を印加する直流バィァス磁界印加手段と、前記磁気検出素子に負帰還磁界を印加する負帰還磁界印加手段と、前記磁気検出素子に一定磁界を印加する一定磁界印加手段と、前記負帰還磁界と前記一定磁界のいずれか一方を前記磁気検出素子に印加する切換え手段と、前記磁気検出素子の各々に印加される外部磁界に応じて変化する交流電流の変化量から電流による磁界の変化量を磁気検出素子対応に検出する 2つの検波手段と、この 2つの検波手段の出力を差動増幅する差動増幅手段とから構成し、前記検波手段の出力または前記差動増幅手段の出力に応じて、或る期間には 2つの磁気検出素子に負帰還磁界を印加し、別の或る期間には 2つの磁気検出素子に一定磁界を印加し、各期間の前記検波手段の出力または前記差動増幅手段の出力に応じて、その差動増幅手段の出力に所定の補正を施すことを特徵とする。

上記請求項 8または 9の発明においては、前記負帰還磁界印加手段を、前記磁気検出素子の近傍に配置した負帰還コイルと、負帰還素子とにより構成することができる（請求項 1 0の発明）。

請求項 1 1の発明では、電源から負荷へ電流を供給または遮断する切換器と、この電流を検出する電流検出器と、装置の各部に電力を供給する制御電源とを備え、過電流発生時に負荷に対する電流の供給を遮断する過負荷電流保安装置において、

前記電流検出器を、磁気インピーダンス効果を有し電流を導く配線の近傍に配置される 2つの磁気検出素子と、この磁気検出素子の両端に交流電流を印加する電流印加手段と、前記磁気検出素子に直流バイアス磁界を印加する直流バィァス磁界印加手段と、前記磁気検出素子に負帰還磁界を印加する負帰還コィルおよび複数の負帰還素子と、この複数の負帰還素子を切り換える切換え手段と、前記磁気検出素子の各々に印加される外部磁界に応じて変化する交流電流の変化量から電流による磁界の変化量を磁気検出素子対応に検出する 2つの検波手段と、この 2つの検波手段の出力を差動増幅する差動増幅手段とから構成し、前記検波手段の出力または前記差動増幅手段の出力に応じて前記複数の負 ^還素子を選択することを特徴とする。

• 上記請求項 8ないし 1 1のいずれかの発明においては、前記直流バイアス磁界は、前記磁気検出素子の近傍に配置したマグネットにより印加することができ（請求項 1 2の発明）、この請求項 1 2の発明においては、非磁性体の基板に、前記 2つの磁気検出素子を強磁性体の薄膜で形成し、前記直流バイァス磁界印加用のマグネットと負帰還磁界印加用の負帰還コィルとを薄膜で形成することができる（請求項 1 3の発明）。

上記請求項 8ないし 1 3のいずれかの発明においては、前記 2つの磁気検出素子を、電流により生じる磁束に対する出力の絶対値が等しく、かつ極性が逆となるように配置することができる（請求項 1 4の発明）。図面の簡単な説明

図 1は、この発明の第 1の実施の形態を示す構成図である。

図 2は、隣相配線電流の影響説明図である。

図 3は、この発明の第 2の実施の形態を示す構成図である。

図 4は、図 3における検出感度の検出方法説明図である。

図 5は、この発明の第 3の実施の形態を示す構成図である。

図 6は、図 5における電流検知特性の説明図である。

図 7は、この発明によるワイヤ状電流検知素子の構造例を示す斜視図である。図 8は、この発明による薄膜状電流検知素子の構造例を示す斜視図である。図 9は、過負荷電流保安装置に適用した例を示すシステム構成図である。図 1 0は、磁気インピーダンス特性例を示すグラフである。

図 1 1は、従来例を示す回路図である。発明を実施するための最良の形態

図 1はこの発明の第 1の実施の形態を示す構成図である。

図 1において、 l a， 1 bは磁気インピ一ダンス素子（単に M I素子とも言う）で、形状はワイヤ，薄膜のどちらでも良い。 2は M l素子 l a， l bに負帰還を施すための補償コイル、 3は M l素子 l a， l bに直流バイアスを印加するためのマグネット、 4は M l素子 l a , 1 bに交流電流を印加する発振手段で、この発振手段 4の電流出力能力の大小に応じて、バッファ手段 5 a， 5 bを挿入する。 6 a, 6 bは抵抗、 7 a, 7 bはMI素子l a， l bに印加される外部磁界に応じて変化する交流電流の変化量を検出する検波手段、 8は検波手段の出力を差動増幅する差動増幅手段、 9は差動増幅手段 8の出力に応じて補償コイル 2に電流を供給する負帰還素子、 10は検知電流を導くための配線である。

図 1に示すように、磁気インピーダンス素子 1 a， l bを、配線 10に流れる電流 Iにより生じる磁束（Hb l, Hb 2) の絶対値が等しくその向きが逆になるように配置し、各検波手段 7 a， 7 bの出力差を差動増幅手段 8で演算することにより、電流に比例した出力を得ることが可能となる。

補償コイル 2と負帰還素子 9は、差動増幅手段 8の出力を減少させる方向に M I素子 1 a， 1 bに磁界を印加する。負帰還素子 9は一般に抵抗で構成されるが、こうすれば検知電流に対する出力感度を抵抗値に比例して低減できる。したがつて、負帰還素子 9の値を測定レンジに応じて最適化することにより、測定精度をより向上させることができる。

ところで、図 1のような電流検出装置を受配電機器として用いる場合は、隣相配線電流の影響を除去する必要がある。図 2は隣相配線電流の影響を説明する説明図で、電流 I 1の隣接した位置に別の電流 I 2が流れている場合を示す。ここで、電流 I I, I 2により生じる磁束をそれぞれ φ 1， Φ 2とし、この Φ 1, Φ 2により 2つの M I素子 1 a， l bの差の出力は、

差動出力 =1 aの出力 _ l bの出力

= S 2+N3- (-S 2+N3) =2 S 2 ·'· (1) となり、隣相配線 10 aに流れる電流 I 2の影響を受けずに電流 I 1の検知が可能となる。

なお、一様な外部磁界がノイズとして加わった場合も、 2つの M I素子 1 a, 1 bに大きさおよび符号の等しい出力が現われるので、 2つの M I素子の出力の差をとることにより、隣相配線の場合と同様に、外部磁界ノイズの影響を除去することができる。

図 3はこの発明の第 2の実施の形態を示す構成図である。

これは、図 1に示すものに対し、定電流手段 9 1、切換え手段 9 2、アナ口グーデジタル変換手段 8 1およびマイク口コンピュータ等で構成される演算制御手段 8 2を付加したものである。

ここでは、補償コイル 2と負帰還素子 9とにより、差動増幅手段 8の出力に応じて、差動増幅手段 8の出力を減少させる方向に、 M l素子 l a， l bに磁界を印加する。演算制御手段 8 2では予め設定された周期で、任意の期間だけ切換え手段 9 2により、定電流手段 9 1から補償コイル 2に定電流を印加するようにし、そのときの差動増幅手段 8の出力をアナ口グーデジタル変換手段 8 1で検出する。演算制御手段 8 2では、所定の条件において定電流を印加した際の出力を基準値として記憶させておくことで、アナログ一デジタル変換手段 8 1の出力を基準値と比較し、基準値との差分を出力結果に補正することにより、温度等の環境特性や経時特性による装置出力の変化を補正することが可能となり、耐環境性の強い高精度な電流検出装置を提供できる。

図 4は図 3における出力感度の検出方法説明図である。

ここで、外部磁界に対するセンサの出力特性は、一般的な磁気インピーダンス素子の特性を示しており、零磁界を基準に磁界の方向に関わらず任意のセンサ出力が得られる。

同図に（a )，（b )， ( c ) で示すケース 1は、バイアス磁界の中央値が零磁界になっているので、検波手段 7 a , 7 bの各出力は互いに等しくなり、差動増幅手段 8の出力は零になるケースである。

同図に（d ) , ( e )， ( f ) で示すケース 2は、バイアス磁界の中央値が Δ Η だけシフトしており、検波手段 7 a , 7 bの出力差は A Vとなり、差動増幅手段 8の出力は α · Δ ν (ひ：差動増幅手段のゲイン）となるケースである。 △ VZ A Hはセンサの感度に他ならない。

図 5はこの発明の第 3の実施の形態を示す構成図である。

同図からも明らかなように、この例は 2つの負帰還素子 9 a， 9 bを用いる点が特徴である。ここでは、負帰還素子 9 a , 9 bと補償コイル 2は、差動増幅手段 8の出力に応じて、差動増幅手段 8の出力を減少させる方向に、 M l素子 1 a , l bに磁界を印加する。負帰還素子 9 a， 9 bは上述のように一般に抵抗で構成するので、抵抗値に比例して検知電流に対する出力感度を低減することができる。したがって、負帰還素子 9 a， 9 bの値を測定レンジに応じてそれぞれ設定し、それを差動増幅手段 8の出力に応じて自動的に切換え手段 9 2で切り換えることにより、広い測定レンジに渡り高精度な電流検知特性が得られることになる。

図 5では 2つの負帰還素子を切り換えるようにしたが、 3つ以上であつても良く、測定レンジによっては負帰還素子を選択せずに負帰還をしないケースもあり得る。

図 6に、第 3の実施の形態における電流検知特性例を示す。

負帰還をしないケースと、抵抗値を変えて負帰還を行なう 2つのケースとを示す。負帰還を行なう場合の方が測定レンジが広くなつていることが分かる。図 7はこの発明によるワイヤ状電流検知素子の構造例を示す斜視図である。同図において、 l a , l bは M I素子、 2は M I素子に負帰還を施すための補償コイル、 3は M I素子に直流バイアスを印加するためのマグネット、 1 0 は検知電流を導くための配線、 1 1は外部磁界の影響をキャンセルするためのシールド板、 1 3は外部に信号を取り出すためのスルーホールである。

図 8はこの発明による薄膜状電流検知素子の構造例を示し、同図（a ) は上面図、同（b) は断面図である。

図 8において、（b)に示す 14は非磁性体からなる基板、（a)に示す l a, 1 bは薄膜状 M I素子、 2は M I素子に負帰還を施すための薄膜状補償コイルであり、 M l素子 l a， 1 bとコイル 2は窒素珪化物等の絶縁物を介して基板 14上に積層される。 3 a, 3 bは M I素子に直流バイアスを印加するための薄膜状マグネットである。 Ml素子 1 a, 1 bとコイル 2の各両端の幅広部は、外部配線用のパッドである。基板 14の外形は数ミリメ一トルで実現可能なので、飛躍的な小型，低コスト化および低消費電力化が可能となる。

以上では 2つの磁気インピーダンス素子を用いるものについて説明したが、磁気インピーダンス素子は 3つ以上でも良い。また、電流検出装置についても 1相分を示したが、受配線機器に用いる場合等で 3相分必要な場合は、相数分の電流検出装置を用いて対応することができるのは言うまでもない。

図 9に上記のような電流検出装置を用いた過電流保安装置の例を示す。

R, S， Tは図示されない 3相交流電源に接続される電源供給線を示し、電動機 30に対して 3相接触器（切換器） 20および 3つの電力供給変圧器 50 a， 50 b, 50 cを介して接続されており、 3相接触器 20および 3つの電力供給変圧器 50 a, 50 b, 50 cとの間には、各相毎に電流検出器 40 a, 40 b, 40 cが配置されている。接触器 20は 3組の接点 20 a， 20 b, 20 cを有し、各々は異なる電源供給線 R, S, Tによりそれぞれ個別の電力供給変圧器 50 a, 50 b, 50 cの一次巻線を介して電動機 30に結合している。接点の組は、電磁コイル 20 dによって同時に動作するよう機械的に結合されている。なお、電磁コイル 20 dはマイクロコンピュータ 80のデイジタル出力に接続されている。このマイクロコンピュータ 80を含む制御回路と、電流検出器 40 a， 40 b, 40 cと、電力供給変圧器 50 a, 50 b, 50 c等により電子式過負荷継電器 100を形成している。電流検出器 40 a, 40 b, 40 cはここでは、 l a, l bからなる MI素子 400と、駆動 ·検出部 401からなるものとして示され、その各々の出力は切換器 60により順次切り換えられる。切換器 60により選択された電流検出器 40 a， 40 b, 40 cの出力は、半波整流器 70を介してマイクロコンピュ —タ 80のアナログ入力に接続されている。

制御電源は、電力供給変圧器 50 a, 50 b, 50 cの二次巻線から整流ダィォ一ド D O, D 1, D 2を介して第一蓄電コンデンサ COに接続して形成される。この第 1蓄電コンデンサ C 0は、電圧調整器 90の正入力と接地との間に接続され、電圧調整器 9 の正出力と接地との間には第二蓄電（安定化用）コンデンサ C 1が接続され、一定レベルの電圧 V c cを電圧調整器 90より制御電源として供給するようにしている。なお、 D3， D4, D 5は保護用ダイオードである。産業上の利用可能性

この発明によれば、下記のような効果を期待することができる。

(1) 電流による磁束を、磁気インピーダンス効果を持つ Ml素子で検出するので現在広く用いられているコアを用いるもののような磁気飽和が発生せず、その結果、電流検知範囲の広い装置を提供できる。

(2) Ml素子にバイアス磁界と負帰還磁界を印加して直線性を向上させる場合に、バイアス磁界をマグネットにより印加し、負帰還磁界を補償コイルにより印加するので、従来のバイアス磁界と負帰還磁界をコイルにより印加する構成に比べ小型，低コスト化および低消費電力化が可能となる。また、負帰還素子の値を測定レンジに応じて最適化することにより、直線性を改善することができる。

(3) 2つの Ml素子を、検知電流によって生じる磁束の絶対値が等しくその向きが逆となるように配置し、各検波手段の差をとる構成にすることで、外乱磁界や隣接配線電流磁界の影響を受けることなく、電流検知が可能となる。したがって、ノイズの影響を受け難い、耐環境性に優れた電流検知装置を提供できる。

( 4 ) M I素子に既知の磁界を印加し、そのときの出力から磁気検出素子の感度を自動的に検出できるので、環境特性や経時変化により素子の感度が変化しても、自動的に校正ができる。したがって、耐環境特性や経時特性に優れた電流検知装置を提供できる。

( 5 ) 複数の負帰還素子の抵抗値を測定レンジに応じてそれぞれ設定しておき、それを差動増幅手段の出力に応じて自動的に切換え可能とすることで、より広い測定レンジに渡り直線性に優れた高精度な電流検知装置を提供できる。

( 6 ) 外部磁界を遮断するための磁気シールドを設けることで、磁気センサ感度のばらつき、位置ずれの影響等があっても外乱ノイズの影響を受け難い、耐環境性に優れた電流検知装置を提供できる。 '

( 7 ) M l素子とバイアス用マグネットと不帰還用コイルとを薄膜で構成し、数ミリメートル程度の基板に構成できるので、飛躍的に小型化，低コスト化，低消費電力化が可能となる。したがって、小型で量産に優れた高精度な電流検知装置を提供できる。

( 8 ) 以上のような電流検出装置を、導体を流れる電流を検出し電流の大きさが予め与えられたしきい値を越えたときに、電流を遮断して負荷への電力供給を制御する過負荷電流保安装置等に適用すれば、小型かつ低コス卜で電流検知の広い、直線性に優れた過負荷電流保安装置が得られることになる。請求の範囲

1 . 磁気インピーダンス効果を有し電流を導く配線の近傍に配置される 2 つの磁気検出素子と、

この磁気検出素子の両端に交流電流を印加する電流印加手段と、

前記磁気検出素子に直流バイァス磁界を印加する直流バイァス磁界印加手段と、

前記磁気検出素子に印加される外部磁界に応じて変化する交流電流の変化量から電流による磁界の変化量を磁気検出素子対応に検出する 2つの検波手段と、この 2つの検波手段の出力を差動増幅する差動増幅手段と、

前記検波手段の出力または差動増幅手段の出力に応じて所定の負帰還磁界を前記磁気検出素子に印加する負帰還磁界印加手段とを設けたことを特徴とする

2 . 磁気インピーダンス効果を有し電流を導く配線の近傍に配置される 2 つの磁気検出素子と、

前記磁気検出素子に負帰還磁界を印加する負帰還磁界印加手段と、

前記磁気検出素子に一定磁界を印加する一定磁界印加手段と、

前記負帰還磁界と前記一定磁界のいずれか一方を前記磁気検出素子に印加する切換え手段と、

前記磁気検出素子の各々に印加される外部磁界に応じて変化する交流電流の変化量から電流による磁界の変化量を磁気検出素子対応に検出する 2つの検波手段と、

この 2つの検波手段の出力を差動増幅する差動増幅手段とを設け、前記検波手段の出力または前記差動増幅手段の出力に応じて、或る期間には 2つの磁気検出素子に負帰還磁界を印加し、別の或る期間には 2つの磁気検出素子に一定磁界を印加し、各期間の前記検波手段の出力または前記差動増幅手段の出力に応じて、その差動増幅手段の出力に所定の補正を施すことを特徴とする電流検出装置。

3 . 前記負帰還磁界印加手段を、前記磁気検出素子の近傍に配置した負帰還コイルと、負帰還素子とにより構成することを特徴とする請求項 1または 2 に記載の電流検出装置。

4 . 磁気インピーダンス効果を有し電流を導く配線の近傍に配置される 2 つの磁気検出素子と、

前記磁気検出素子に負帰還磁界を印加する負帰還コイルおよび複数の負帰還素子と、

この複数の負帰還素子を切り換える切換え手段と、

この 2つの検波手段の出力を差動増幅する差動増幅手段とを設け、前記検波手段の出力または前記差動増幅手段の出力に応じて前記複数の負帰

Claims

還素子を選択することを特徴とする電流検出装置。

5 . 前記直流バイアス磁界は、前記磁気検出素子の近傍に配置したマグネットにより印加することを特徴とする請求項 1ないし 4のいずれかに記載の電流検出装置。

6 . 非磁性体の基板に、前記 2つの磁気検出素子を強磁性体の薄膜で形成し、前記直流バイアス磁界印加用のマグネットと負帰還磁界印加用の負帰還コィルとを薄膜で形成することを特徴とする請求項 5に記載の電流検出装置。

7 . 前記 2つの磁気検出素子を、電流により生じる磁束に対する出力の絶対値が等しく、かつ極性が逆となるように配置することを特徴とする請求項 1 ないし 6のいずれかに記載の電流検出装置。

8 . 電源から負荷へ電流を供給または遮断する切換器と、この電流を検出する電流検出器と、装置の各部に電力を供給する制御電源とを備え、過電流発生時に負荷に対する電流の供給を遮断する過負荷電流保安装置において、前記電流検出器を、磁気インピーダンス効果を有し電流を導く配線の近傍に配置される 2つの磁気検出素子と、

前記磁気検出素子に印加される外部磁界に応じて変化する交流電流の変化量から電流による磁界の変化量を磁気検出素子対応に検出する 2つの検波手段と、この 2つの検波手段の出力を差動増幅する差動増幅手段と、前記検波手段の出力または差動増幅手段の出力に応じて所定の負帰還磁界を前記磁気検出素子に印加する負帰還磁界印加手段とから構成することを特徴とする過負荷電流保安装置。 9 . 電源から負荷へ電流を供給または遮断する切換器と、この電流を検出する電流検出器と、装置の各部に電力を供給する制御電源とを備え、過電流発生時に負荷に対する電流の供給を遮断する過負荷電流保安装置において、前記電流検出器を、磁気インピーダンス効果を有し電流を導く配線の近傍に配置される 2つの磁気検出素子と、

前記磁気検出素子に直流バイアス磁界を印加する直流バイァス磁界印加手段と、

前記磁気検出素子に負帰還磁界を印加する負帰還磁界印加手段と、前記磁気検出素子に一定磁界を印加する一定磁界印加手段と、

この 2つの検波手段の出力を差動増幅する差動増幅手段とから構成し、前記検波手段の出力または前記差動増幅手段の出力に応じて、或る期間には 2つの磁気検出素子に負帰還磁界を印加し、別の或る期間には 2つの磁気検出素子に一定磁界を印加し、各期間の前記検波手段の出力または前記差動増幅手段の出力に応じて、その差動増幅手段の出力に所定の補正を施すことを特徴とする過負荷電流保安装置。

1 0 . 前記負帰還磁界印加手段を、前記磁気検出素子の近傍に配置した負帰還コイルと、負帰還素子とにより構成することを特徴とする請求項 8または 9のいずれかに記載の過負荷電流保安装置。

1 1 . 電源から負荷へ電流を供給または遮断する切換器と、この電流を検出する電流検出器と、装置の各部に電力を供給する制御電源とを備え、過電流発生時に負荷に対する電流の供給を遮断する過負荷電流保安装置において、前記電流検出器を、磁気インピーダンス効果を有し電流を導く配線の近傍に配置される 2つの磁気検出素子と、

この複数の負帰還素子を切り換える切換え手段と、

この 2つの検波手段の出力を差動増幅する差動増幅手段とから構成し、前記検波手段の出力または前記差動増幅手段の出力に応じて前記複数の負帰還素子を選択することを特徴とする過負荷電流保安装置。

1 2 . 前記直流バイアス磁界は、前記磁気検出素子の近傍に配置したマグネットにより印加することを特徴とする請求項 8ないし 1 1のいずれかに記載の過負荷電流保安装置。

1 3 . 非磁性体の基板に、前記 2つの磁気検出素子を強磁性体の薄膜で形成し、前記直流バイアス磁界印加用のマグネットと負帰還磁界印加用の負帰還コイルとを薄膜で形成することを特徴とする請求項 1 2に記載の過負荷電流保

1 4. 前記 2つの磁気検出素子を、電流により生じる磁束に対する出力の絶対値が等しく、かつ極性が逆となるように配置することを特徴とする請求項 8ないし 1 3のいずれかに記載の過負荷電流保安装置。