WO2013137253A1 - 電流センサ、センサ素子および制御装置 - Google Patents

電流センサ、センサ素子および制御装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2013137253A1
WO2013137253A1 PCT/JP2013/056812 JP2013056812W WO2013137253A1 WO 2013137253 A1 WO2013137253 A1 WO 2013137253A1 JP 2013056812 W JP2013056812 W JP 2013056812W WO 2013137253 A1 WO2013137253 A1 WO 2013137253A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
coil
detection
cancel
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2013/056812
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
貴幸 八田
泰丈 廣田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ferrotec Material Technologies Corp
Original Assignee
Ferrotec Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ferrotec Corp filed Critical Ferrotec Corp
Priority to KR1020147028391A priority Critical patent/KR101616854B1/ko
Priority to CN201380014063.6A priority patent/CN104169727B/zh
Priority to EP13760825.3A priority patent/EP2840400A4/en
Priority to US14/384,712 priority patent/US9448262B2/en
Priority to HK15105315.0A priority patent/HK1204806A1/en
Publication of WO2013137253A1 publication Critical patent/WO2013137253A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0092—Measuring current only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G01R15/183—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using transformers with a magnetic core
    • G01R15/185—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using transformers with a magnetic core with compensation or feedback windings or interacting coils, e.g. 0-flux sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux

Definitions

  • the present invention relates to a current sensor that detects a current flowing through a detected electric wire.
  • the signal level detected on the detection coil side that receives the excitation signal is the signal level of the detected current that penetrates the annular region of the core member. Therefore, it is common to specify (detect) the detected current based on the change (see Patent Document 1).
  • the current sensor having the above configuration saturates the core member to the vicinity of the saturation magnetization density Bs by the detected current, thereby distorting the magnetic flux B generated as a sine wave by the excitation signal and applying a signal level corresponding to the change. Since the detection current signal level is specified, only a narrow current range corresponding to the vicinity of the saturation magnetization density Bs can be detected.
  • 1st aspect of this invention is a current sensor containing a sensor element and a detection part, Comprising:
  • the said sensor element forms the magnetic material in cyclic
  • annular form The magnetic permeability ⁇ decreases with the external magnetic field 0 as the apex according to the external magnetic field that changes due to the influence of the signal, and the change in the magnetic permeability ⁇ is plotted in the “coordinate system defined by the external magnetic field ⁇ permeability ⁇ ”.
  • the detection unit extracts, from the output signal of the detection coil, a component extraction unit that extracts a harmonic component superimposed on the fundamental wave component from signal components included in the output signal, and the output signal Corresponding to the harmonic component extracted by the component extraction unit, based on the correspondence relationship in which the harmonic component that can be included and the signal level of the detected signal when the harmonic component is generated are associated with each other
  • a level specifying unit that specifies the signal level as the signal level of the detected signal at that time; and an information output unit that outputs information indicating the signal level specified by the level specifying unit to the outside.
  • a magnetic flux corresponding to the signal level of the signal to be detected is superimposed on the core member.
  • the curvature of the ⁇ -H curve defined by the external magnetic field H and the magnetic permeability ⁇ increases according to the magnitude of the absolute value in the external magnetic field H.
  • the ⁇ -H coordinate is along the x-axis at an arbitrary position on the quadratic curve.
  • the harmonic component corresponding to the “bending” of the quadratic curve is superimposed on the output signal from the detection coil whose amplitude changes along the y-axis.
  • the electric wire is connected to the core member in order to improve the signal level of the detected current.
  • the current sensor can be simplified and downsized, its application is wide.
  • the specific configuration for extracting the harmonic component from the detection signal is not particularly limited.
  • the core member includes first and second core members disposed along a direction penetrating the detection region
  • the exciting coil includes the first and second core members. Two wound around each of the two core members are connected in series, and the number of windings and the positional relationship are determined so that the signal flowing in one and the signal flowing in the other have opposite phase and the same signal level.
  • the detection coil is wound so that the two wound around the first and second core members are connected in series, and the signal flowing in one and the signal flowing in the other have the same phase and the same signal level. The number of times and the positional relationship are determined.
  • the component extraction unit extracts the output signal itself from the detection coils connected in series as the harmonic component.
  • each excitation coil is connected in series with opposite phases, and each detection coil is connected in series with the same phase. Therefore, a fundamental wave component (an AC signal such as a sine wave) that regularly increases or decreases from the magnetic flux generated by the excitation signal. Component, the same applies below), while harmonic components that increase or decrease irregularly as distortion are emphasized and output.
  • a fundamental wave component an AC signal such as a sine wave
  • the core member includes first and second core members arranged along a direction penetrating the detection region, and the excitation coil includes the first coil. , The number of windings and the positional relationship are determined so that the two wound around each of the second core members are connected in series, and the signal flowing in one and the signal flowing in the other have the opposite phase and the same signal level.
  • the detection coil is a single coil wound around the first and second core members.
  • the component extraction unit extracts the output signal itself from the detection coil as the harmonic component.
  • the exciting coils are connected in series with opposite phases, and the detection coil is wound around the first and second core members with the core including the first and second core members as one core member.
  • the fundamental wave component that regularly increases and decreases from the magnetic flux generated by the excitation signal is canceled out, while the harmonic component that irregularly increases and decreases as distortion is emphasized and output.
  • the sensor element is provided with a displacement generation unit that generates a displacement signal obtained by shifting the phase of the output signal by 1 ⁇ 2 period based on the output signal of the detection coil.
  • the component extraction unit extracts a signal obtained by superimposing the output signal from the detection coil and the displacement signal generated by the displacement generation unit as the harmonic component.
  • the signal in which the harmonic component is emphasized can be extracted, and the signal level of the detected signal can be specified therefrom.
  • the harmonic component since the harmonic component is emphasized and outputted, the correspondence between the harmonic component and the signal level of the detected signal is based on the emphasized harmonic component. Will be prepared.
  • the magnetic permeability ⁇ in the core member may fluctuate not only due to the influence of the external magnetic field but also due to the influence of the temperature environment. Therefore, it is desirable to suppress the unintended fluctuation of the harmonic component accompanying the fluctuation of the magnetic permeability and to make it less susceptible to the influence of the temperature environment in order to increase the accuracy as the current sensor in this configuration.
  • the sensor element includes a cancel coil wound around the core member and energized with a cancel signal for canceling a change in the external magnetic field due to the influence of the detected signal.
  • the harmonic component superimposed on the output signal from the detection coil is changed by changing the external magnetic field due to the influence of the cancel signal supplied to the cancel coil.
  • the said detection part is provided with the cancellation control part which controls electricity supply of the cancellation signal to the said cancellation coil
  • the said cancellation control part is such that the harmonic component extracted by the said component extraction part becomes small
  • Feedback control is performed on the signal level of the cancellation signal
  • the level specifying unit determines that the harmonic component extracted by the component extraction unit is less than a predetermined threshold after feedback control by the cancellation control unit is started.
  • the signal level of the cancel signal is the signal level of the cancel signal that triggered the harmonic component to be less than the threshold value.
  • a signal level corresponding to Le is specified as signal level of the signal to be detected at that point.
  • the change in the external magnetic field due to the detected signal is canceled by feedback control of the cancellation signal, and the signal level of the detected signal is specified based on the signal component of the canceled signal thus canceled.
  • the cancel signal is output from the cancel coil wound around the same core member as the detection coil, and is affected by the same external magnetic field and temperature environment as the output signal from the detection coil. Therefore, changing the signal level of the cancel signal to cancel the change in the external magnetic field due to the detected signal means that the signal level corresponding to the signal level of the detected signal is reproduced by the cancel signal, This means that the signal level of the cancel signal corresponds to the signal level of the detected signal.
  • the signal level of the detected signal can be specified based on the signal component of the canceled signal thus canceled.
  • the cancel coil may be wound around the core member.
  • the exciting coil includes two coils wound around the first and second core members connected in series, and a signal flowing in one and a signal flowing in the other are in reverse phase and The number of windings and the positional relationship are determined so that the same signal level is obtained, and two of the detection coils wound around each of the first and second core members are connected in series and flow to one side. The number of windings and the positional relationship are determined so that the signal and the signal flowing on the other side have the same phase and the same signal level.
  • the component extraction unit extracts the output signal itself from the detection coils connected in series as the harmonic component. Furthermore, in the sensor element, two cancel coils are wound around the first and second core members in series, and a signal flowing in one and a signal flowing in the other have the same phase and the same signal level. Thus, the number of windings and the positional relationship are determined.
  • the excitation coil includes two coils wound around the first and second core members connected in series, and a signal flowing in one and a signal flowing in the other are reversed.
  • the number of windings and the positional relationship are determined so that the phase and the same signal level are obtained, and two of the detection coils wound around each of the first and second core members are connected in series, The number of windings and the positional relationship are determined so that the signal flowing to the other and the signal flowing to the other have the same phase and the same signal level.
  • the component extraction unit extracts the output signal itself from the detection coils connected in series as the harmonic component.
  • the cancel coil is one coil that is wound around the first and second core members together.
  • the eighth aspect in the sensor element, two of the exciting coils wound around the first and second core members are connected in series, and a signal flowing in one and a signal flowing in the other are reversed.
  • the number of windings and the positional relationship are determined so that the phase and the signal level are the same, and the detection coil is a single coil that is wound around the first and second core members. is there.
  • the component extraction unit extracts the output signal itself from the detection coils connected in series as the harmonic component.
  • two cancel coils are wound around the first and second core members in series, and a signal flowing in one and a signal flowing in the other have the same phase and the same signal level.
  • the number of windings and the positional relationship are determined.
  • the detection coil is a single coil that is wound around the first and second core members. is there.
  • the component extraction unit extracts the output signal itself from the detection coils connected in series as the harmonic component.
  • the cancel coil is one coil that is wound around the first and second core members together.
  • the sensor element according to the tenth aspect is formed of a magnetic material in an annular shape, and responds to an external magnetic field that changes due to the influence of a signal to be detected that penetrates the detection region surrounded by the annular shape.
  • the magnetic permeability ⁇ decreases at the apex of the external magnetic field 0, and the curvature of the curve when the change in the magnetic permeability ⁇ is plotted in the “coordinate system defined by the external magnetic field ⁇ the magnetic permeability ⁇ ” is A core member having a characteristic of increasing in accordance with an absolute value, an excitation coil wound around the core member to excite the core member, wound around the core member, and used for detecting the detected signal When the detected signal flows in a state where an excitation signal consisting of a fundamental wave component is energized to the excitation coil, a harmonic component corresponding to the magnetic permeability ⁇ of the core member at that time is provided. Basic wave generation Signal superimposed on is configured so as to be outputted from the detection coil.
  • the sensor element includes a cancel coil wound around the core member and energized with a cancel signal for canceling a change in the external magnetic field due to the influence of the detected signal.
  • the eleventh aspect (Claim 11) is adopted in which the harmonic component superimposed on the output signal from the detection coil changes due to the change of the external magnetic field due to the influence of the cancel signal energized to the coil. Good.
  • a control device is a control device connected to the sensor element according to any one of the first to ninth configurations, and from the output signal of the detection coil, Among the signal components included in the output signal, a component extraction unit that extracts a harmonic component superimposed on the fundamental wave component, a harmonic component that can be included in the output signal, and the harmonic component are generated
  • the signal level corresponding to the harmonic component extracted by the component extraction unit is set as the signal level of the detected signal at that time based on the correspondence relationship in which the signal level of the detected signal is associated with A level specifying unit for specifying; and an information output unit for outputting information indicating the signal level specified by the level specifying unit to the outside.
  • the sensor element includes a cancel coil that is wound around the core member and is energized with a cancel signal for canceling a change in the external magnetic field due to the influence of the detected signal.
  • the harmonic component superimposed on the output signal from the detection coil is changed. It is good to do so.
  • a cancel control unit that controls energization of a cancel signal to the cancel coil
  • the cancel control unit is configured to reduce the harmonic signal extracted by the component extraction unit.
  • FIG. 2A is a graph showing the characteristics of the core member (MH curve defined by change in magnetization M with respect to external magnetic field H).
  • FIG. 2B is a graph showing the characteristics of the core member (MH curve defined by change in magnetization M with respect to external magnetic field H; an enlarged view of the low magnetic field region in FIG. 2A).
  • FIG. 2C is a graph ( ⁇ -H curve defined by the external magnetic field H and the magnetic permeability ⁇ ) showing the characteristics of the core member.
  • FIG. 2D is a graph showing the characteristics of the core member ( ⁇ -H curve defined by the external magnetic field H and the magnetic permeability ⁇ ; an enlarged view of the low magnetic field region in FIG.
  • the sensor element 2 has a core member 21 formed of a magnetic material in an annular shape, an excitation coil 23 that is wound around the core member 21 and excites the core member 21, and is wound around the core member 21 to be detected. And a detection coil 25 used for signal detection.
  • the core member 21 responds to an external magnetic field that changes due to the influence of the detected signal when the detected electric wire 100 is passed through the detection region surrounded by the ring and the detected signal is conducted there.
  • the magnetic permeability ⁇ decreases with the external magnetic field 0 as the apex.
  • the permeability ⁇ is the slope of the MH curve (see FIGS. 2A and 2B) defined by the change of the magnetization M with respect to the external magnetic field H (that is, the differentiation of the magnetization M with respect to the magnetic field H, as shown in the following formula 1. Value) based on (value).
  • the magnetic member described in Japanese Patent Application No. 2010-215871 filed by the applicant of the present application may be adopted.
  • the detection coil 25 is configured to output a signal obtained by superimposing a harmonic component corresponding to the fundamental wave component.
  • the detection unit 3 is a control device that inputs and outputs various signals in order to specify the signal level of the detected signal based on the output signal from the sensor element 2 (the detection coil 25).
  • the component extraction unit 31 that extracts the harmonic component superimposed on the fundamental wave component, and the signal level corresponding to the harmonic component extracted by the component extraction unit 31 at that time point
  • a level specifying unit 33 for specifying the signal level of the detected signal
  • an information output unit 35 for outputting information indicating the signal level specified by the level specifying unit 33 to the outside
  • a signal source for energizing the excitation coil 23 37.
  • the level specifying unit 33 detects the detected signal based on the correspondence relationship that associates the harmonic component that can be included in the output signal and the signal level of the detected signal when the harmonic component is generated. Identify the signal level of the signal.
  • the signal source 37 energizes the exciting coil 23 by an AC signal (in this embodiment, a sine wave signal), and the AC component in this signal becomes a fundamental wave component via the core member 21 and is detected by the detection coil 25. Will be.
  • an AC signal in this embodiment, a sine wave signal
  • the detection unit 3 is provided with a displacement generation unit 39 that generates a displacement signal obtained by shifting the phase of the output signal by 1 ⁇ 2 period based on the output signal of the detection coil 25, and extracts components.
  • the unit 31 extracts a signal obtained by superimposing the output signal from the detection coil 25 and the displacement signal generated by the displacement generation unit 39 as a harmonic component.
  • the displacement generation unit 39 may be configured to generate a displacement signal by data processing after converting the output signal into a digital signal, or to generate a displacement signal that is shifted by a half cycle by a delay circuit. It is good also as composition to do.
  • the current sensor 1 according to the present embodiment includes two core members 21 arranged so that the same detected electric wire 100 flows in each detection region, and the core The difference from the first embodiment is that the exciting coil 23 and the detection coil 25 are wound around each member 21 and that the displacement generating unit 39 is not provided.
  • the exciting coils 23 are connected in series, and are wound so that the signal flowing through one exciting coil 23 and the signal flowing through the other exciting coil 23 have opposite phases and the same signal level. Number of times and positional relationship.
  • Each of the detection coils 25 is connected in series, and the number of times that the signal flowing in one detection coil 25 and the signal flowing in the other detection coil 25 are wound so that they have the same phase and the same signal level. It is a positional relationship.
  • the component extraction part 31 of the detection part 3 is comprised so that the output signal itself from the detection coil 25 connected in series may be extracted as a harmonic component.
  • the detection coil 25 uses the core composed of the first and second core members 21 as one core member, and combines them into the first and second core members 21. It may be wound around.
  • the current sensor 1 in the present embodiment includes a cancel coil 51 wound around the sensor element 2, and the detection unit 3 includes a cancel control unit 60. Since the configuration differs from the other embodiments, this difference will be described in detail.
  • the cancel coil 51 in the sensor element 2 is wound around the core member 21, and a cancel signal for canceling a change in the external magnetic field due to the influence of the detected signal is energized.
  • the sensor element 2 is configured to change the harmonic component superimposed on the signal output from the detection coil 25 by changing the external magnetic field under the influence of the cancel signal energized to the cancel coil 51. ing.
  • the cancel control unit 60 of the detection unit 3 controls the energization of the cancel signal to the cancel coil 51, and feedback controls the signal level of the cancel signal so that the harmonic component extracted by the component extraction unit 31 is reduced. Is configured to do.
  • the cancel control unit 60 compares the harmonic component (the signal level) detected by the component extraction unit 31 with a target value (“0” in the present embodiment) stored in advance in the memory, and outputs the deviation. 61, an integrator 63 that integrates the deviation output to the comparator 61 and outputs the integrated value, a level calculator 65 that calculates the signal level of the cancel signal based on the integrated value output to the integrator 63, A level control circuit 67 is provided for energizing a cancel signal to the cancel coil 51 and controlling the signal level according to the calculation result of the level calculator 65.
  • the level calculator 65 calculates a signal level that is increased or decreased by a certain value as a signal level of the cancel signal based on the sign of the integrated value output from the integrator 63.
  • the signal level of the cancel signal necessary for setting the integral value from the calculator 63 to “0” may be directly calculated.
  • the level specifying unit 33 of the detection unit 3 checks the output of the comparator 61 in the cancel control unit 60, and the deviation output to the comparator 61 is less than a predetermined threshold (for example, “ 0 ”), that is, when it is determined that the harmonic component matches the target value, the signal level of the cancel signal that triggers the harmonic component to fall below the threshold value is acquired from the level calculator 65. Based on this, the signal level of the detected signal at that time is specified.
  • a predetermined threshold for example, “ 0 ”
  • a correspondence relationship that correlates the harmonic component that is canceled according to the signal level of the cancel signal and the signal level of the detected signal when the harmonic component is generated.
  • the signal level corresponding to the signal level of the cancel signal that triggered the harmonic component to be less than the threshold is specified as the signal level of the detected signal at that time.
  • the signal level of the cancel signal that triggered the harmonic component to be less than the threshold value is calculated by the level calculator 65 based on the integral value “0” from the calculator 63.
  • the level specifying unit 33 checks the calculation value of the level calculator 65 to acquire the calculation value as the corresponding signal level.
  • the calculation value by the level calculator 65 is configured to be stored in time series, and the calculation value used for the calculation when the harmonic component is less than the threshold value is acquired as the corresponding signal level. It is good to do.
  • the processing and calculation by the detection unit 3 are configured to be realized by a hardware configuration.
  • these processes and operations may be realized by a software program and a microcomputer that executes the software program.
  • the detection unit 3 having a function as a microcomputer to execute a software program as shown below (see FIG. 6).
  • the program may be stored in the memory of the detection unit 3 in advance, but may be provided to the user in a state of being recorded on various recording media or distributed to the user of the current sensor 1 via the network. Good.
  • the detector 3 checks whether or not the output value from the component extraction unit 31 has reached a target value (a value less than a threshold value centered on the target value) (s110). Is not reached (s110: NO), the same calculation as that of the level calculator 65 is performed based on the target value (s120), and a control command is issued to the level control circuit 67 based on the calculated value (s130). ), And so on.
  • a target value a value less than a threshold value centered on the target value
  • the current sensor 1 is mainly composed of first and second core members 21 arranged along the direction in which the core members penetrate the detection regions, respectively, as shown in FIG. Since the configuration is different from the third embodiment in that the displacement generation unit 39 is not provided, this difference will be mainly described in detail.
  • the two exciting coils 23 in the sensor element 2 wound around the first and second core members 21 are connected in series so that the signal flowing in one and the signal flowing in the other have opposite phases and the same signal level.
  • the number of windings and the positional relationship are defined.
  • the detection coil 25 is wound so that two wound around the first and second core members 21 are connected in series so that the signal flowing in one and the signal flowing in the other have the same phase and the same signal level. The number of rotations and the positional relationship are determined.
  • the cancel coil 51 is wound in such a way that two wound around the first and second core members 21 are connected in series so that the signal flowing in one and the signal flowing in the other have the same phase and the same signal level. The number of rotations and the positional relationship are determined.
  • the component extraction part 31 is comprised so that the output signal itself from the detection coil 25 connected in series may be extracted as a harmonic component.
  • the detection coil 25 uses the core composed of the first and second core members 21 as one core member, and combines them into the first and second core members 21. It may be wound around.
  • the cancel coil 51 is wound around the first and second core members 21 by using the core composed of the first and second core members 21 as one core member. It may be a thing. Further, in this case, as shown in FIG. 8C, the detection coil 25 may be wound around the first and second core members 21 together.
  • a fundamental wave component that regularly increases or decreases from the signal component of the output signal is obtained by canceling the output signal itself and the displacement signal obtained by shifting the phase of the output signal by 1 ⁇ 2 period.
  • a signal is extracted in which harmonic components that increase or decrease irregularly as distortion are emphasized. Thereby, the signal in which the harmonic component is emphasized can be extracted, and the signal level of the detected signal can be specified therefrom.
  • the harmonic component is emphasized and output in this way, so a correspondence relationship with the signal level of the detected signal is prepared based on the emphasized harmonic component. It will be.
  • the excitation coils 23 are connected in series with opposite phases, and the detection coils 25 are connected in series with the same phase. While the wave component is canceled out, the harmonic component that irregularly increases or decreases as distortion is emphasized and output.
  • the exciting coils 23 are connected in series in opposite phases, and the detection coil 25 is the first and second core members 21 with the core formed by the first and second core members 21 as one core member. The same applies to the case where the components are wound together.
  • the output signal itself from the set of detection coils 25 connected in series can be extracted as a harmonic component, and the signal level of the detected signal can be specified therefrom.
  • the harmonic component is emphasized and output in this way, so a correspondence relationship with the signal level of the detected signal is prepared based on the emphasized harmonic component. It will be.
  • the external magnetic field can be changed by the cancel signal via the first and second core members 21. Moreover, in these current sensors 1, the change in the external magnetic field due to the detected signal is canceled by feedback control of the cancellation signal, and the signal level of the detected signal is specified based on the signal component of the canceled signal thus canceled. ing.
  • the cancel signal is output from the cancel coil wound around the same core member as the detection coil, and is affected by the same external magnetic field and temperature environment as the output signal from the detection coil. Therefore, changing the signal level of the cancel signal to cancel the change in the external magnetic field due to the detected signal means that the signal level corresponding to the signal level of the detected signal is reproduced by the cancel signal, This means that the signal level of the cancel signal corresponds to the signal level of the detected signal.
  • the signal level of the detected signal can be specified based on the signal component of the canceled signal thus canceled.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Transformers For Measuring Instruments (AREA)

Abstract

本発明の電流センサは、センサ素子と検出部とを備える。前記センサ素子は、磁性材料を環状に形成してなり、該環状に囲まれた検出領域を貫通する被検出信号の影響で変化する外部磁場に応じて外部磁場０を頂点に透磁率μが減少していくと共に、該透磁率μの変化を「外部磁場－透磁率μで規定される座標系」にプロットした場合における曲線の曲率が外部磁場の絶対値に応じて大きくなる、といった特性を有するコア部材と、励磁コイルと、検出コイルと、を備え、前記励磁コイルに基本波成分からなる励磁信号を通電した状態で、被検出信号が流れると、その時点における前記コア部材の透磁率μに応じた高調波成分が前記基本波成分に重畳された信号が、前記検出コイルから出力されるように構成されている。前記検出部は、成分抽出部と、レベル特定部と、情報出力部と、を備えている。

Description

電流センサ、センサ素子および制御装置 関連出願の相互参照
　本国際出願は、２０１２年３月１２日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１２－０５４６２３号、及び、２０１３年３月１１日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１３－０４８２１４号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１２－０５４６２３号及び日本国特許出願第２０１３－０４８２１４の全内容を参照により本国際出願に援用する。
　本発明は、被検出電線に流れる電流を検出する電流センサに関する。
　従来、環状のコア部材に励磁コイルおよび検出コイルを巻回した電流センサでは、励磁信号を受けた検出コイル側で検出される信号レベルが、コア部材の環状領域を貫通する被検出電流の信号レベルにより変化するため、その変化に基づいて被検出電流を特定（検出）することが一般的である（特許文献１参照）。
特開平１０－０１０１６１号
　しかし、上記構成の電流センサは、被検出電流によりコア部材を飽和磁化密度Ｂｓ付近まで飽和させることで、励磁信号により正弦波として発生する磁束Ｂを歪ませ、その変化に応じた信号レベルを被検出電流の信号レベルとして特定する構成であるため、飽和磁化密度Ｂｓ付近に対応する狭い電流範囲の検出しかできない。
　また、コア部材を飽和させられる程度まで被検出電流の信号レベルを向上させるべく、被検出信号の流れる電線をコア部材に数多く巻回する必要があるため、電流センサとして複雑かつ大規模なものとなりやすく、その用途が限られる。
　本願発明では、従来よりも広い電流範囲の検出をすることができる電流センサを提供することが望ましい。
　本発明の第１局面は、センサ素子と検出部とを含む電流センサであって、前記センサ素子は、磁性材料を環状に形成してなり、該環状に囲まれた検出領域を貫通する被検出信号の影響で変化する外部磁場に応じて外部磁場０を頂点に透磁率μが減少していくと共に、該透磁率μの変化を「外部磁場－透磁率μで規定される座標系」にプロットした場合における曲線の曲率が外部磁場の絶対値に応じて大きくなる、といった特性を有するコア部材と、前記コア部材に巻回され、該コア部材を励磁する励磁コイルと、前記コア部材に巻回され、前記被検出信号の検出に用いられる検出コイルと、を備え、前記励磁コイルに基本波成分からなる励磁信号を通電した状態で、前記被検出信号が流れると、その時点における前記コア部材の透磁率μに応じた高調波成分が前記基本波成分に重畳された信号が、前記検出コイルから出力されるように構成されている。
　そして、前記検出部は、前記検出コイルの出力信号から、該出力信号に含まれる信号成分のうち、前記基本波成分に重畳されている高調波成分を抽出する成分抽出部と、前記出力信号に含まれうる高調波成分、および、該高調波成分が発生する場合における前記被検出信号の信号レベル、を対応づけた対応関係に基づいて、前記成分抽出部に抽出された高調波成分に対応する信号レベルを、その時点における前記被検出信号の信号レベルとして特定するレベル特定部と、前記レベル特定部により特定された信号レベルを示す情報を外部へと出力する情報出力部と、を備えている。
　この局面における電流センサによれば、コア部材には、被検出信号の信号レベルに応じた磁束が重畳的に発生するが、コア部材そのものの特性によって、外部磁場Ｈ＝０を頂点として透磁率が減少していくと共に、この外部磁場Ｈと透磁率μで規定されるμ－Ｈ曲線の曲率が外部磁場Ｈにおける絶対値の大きさに応じて大きくなっていく、といった特性を示すようになる。
　この特性においては、ｘ軸に磁場Ｈをとり、ｙ軸に磁化Ｍの微分値としての透磁率μをとったμ－Ｈ座標でみると、二次曲線上における任意の位置でｘ軸に沿って振幅が変化する励磁信号に対し、ｙ軸に沿って振幅が変化する検出コイルからの出力信号に、二次曲線の「曲がり具合」に応じた高調波成分が重畳されることとなるが、励磁信号の振幅中心が二次曲線上にあることから、磁場Ｈ＝０付近から飽和磁化に対応する磁場Ｈｓ付近までの広範囲にわたって、磁場Ｈに応じた固有の高調波成分が出力信号に重畳されることとなる。
　つまり、上記構成では、飽和磁化に対応する磁場Ｈｓ付近の極狭い範囲だけでなく、磁場Ｈ＝０付近から磁場Ｈｓ付近までの広範囲にわたって、被検出信号の信号レベルを特定（検出）することができる。
　また、この構成では、磁場Ｈ＝０付近に対応する小さな電流値から、磁場Ｈｓに対応する大きな電流値までを検出することができるため、被検出電流の信号レベルを向上させるべく電線をコア部材に数多く巻回する必要もなく、その結果、電流センサとして単純化・小型化を実現できるためにその用途も広い。
　また、上記局面において、検出信号から高調波成分を抽出するための具体的な構成は特に限定されないが、例えば、以下に示す第２～第４局面のようにすることが考えられる。
　第２局面のうち、前記センサ素子において、前記コア部材は、それぞれ前記検出領域を貫通する方向に沿って配置された第１,第２コア部材からなり、前記励磁コイルは、前記第１,第２コア部材それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが逆位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められており、前記検出コイルは、前記第１,第２コア部材それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが同位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められている。そして、前記検出部において、前記成分抽出部は、直列接続された前記検出コイルからの出力信号そのものを前記高調波成分として抽出する。
　この局面では、励磁コイルそれぞれが逆位相で直列接続され、検出コイルそれぞれが同位相で直列接続されているため、励磁信号により発生する磁束から規則正しく増減する基本波成分（正弦波などの交流の信号成分；以下同様）が相殺される一方、歪みとして不規則に増減する高調波成分が強調されて出力されることになる。
　これにより、直列接続された一組の検出コイルからの出力信号そのものを高調波成分として抽出し、ここから被検出信号の信号レベルを特定することができる。
　また、第３局面のうち、前記センサ素子において、前記コア部材は、それぞれ前記検出領域を貫通する方向に沿って配置された第１,第２コア部材からなり、前記励磁コイルは、前記第１,第２コア部材それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが逆位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められており、前記検出コイルは、前記第１,第２コア部材へとまとめて巻回されてなる１つのコイルである。そして、前記検出部において、前記成分抽出部は、前記検出コイルからの出力信号そのものを前記高調波成分として抽出する。
　この局面では、励磁コイルそれぞれが逆位相で直列接続され、第１,第２コア部材を含むコアを一つのコア部材として検出コイルが第１,第２コア部材にまとめて巻回されているため、励磁信号により発生する磁束から規則正しく増減する基本波成分が相殺される一方、歪みとして不規則に増減する高調波成分が強調されて出力されることになる。
　これにより、直列接続された一組の検出コイルからの出力信号そのものを高調波成分として抽出し、ここから被検出信号の信号レベルを特定することができる。
　そして、第４局面のうち、前記センサ素子において、前記検出コイルの出力信号に基づいて、該出力信号の位相を１／２周期ズラしてなる変位信号を生成する変位生成部、が備えられており、前記検出部において、前記成分抽出部は、前記検出コイルからの出力信号と、前記変位生成部により生成された変位信号と、を重畳してなる信号を前記高調波成分として抽出する。
　この局面では、出力信号そのものと、出力信号の位相を１／２周期ズラした変位信号とを相殺することにより、出力信号の信号成分から規則正しく増減する基本波成分が除去される一方、歪みとして不規則に増減する高調波成分が強調された信号が抽出される。
　これにより、高調波成分の強調された信号を抽出し、ここから被検出信号の信号レベルを特定することができる。
　なお、上記第２～第４局面においては、高調波成分が強調されて出力されることから、その強調された高調波成分に基づいて、高調波成分と被検出信号の信号レベルとの対応関係を用意しておくことになる。
　ところで、上記各局面では、コア部材における透磁率μが、外部磁場の影響だけでなく、温度環境の影響により変動することがある。そのため、そのような透磁率の変動に伴う高調波成分の意図しない変動を抑制し、本構成における電流センサとしての精度を高める意味では、温度環境の影響を受けにくくすることが望ましい。
　例えば、温度環境の影響が透磁率μに起因するものであることに照らすと、この透磁率μの影響を受けないようにすることが考えられ、そのための具体的な構成としては、例えば、以下に示す第５局面のようにすることが考えられる。
　第５局面のうち、前記センサ素子においては、前記コア部材に巻回され、前記被検出信号の影響による外部磁場の変化を相殺させるためのキャンセル信号が通電されるキャンセルコイル、が備えられ、前記キャンセルコイルに通電されるキャンセル信号の影響で外部磁場が変化することにより、前記検出コイルからの出力信号に重畳された高調波成分を変化させるように構成されている。
　そして、前記検出部には、前記キャンセルコイルへのキャンセル信号の通電を制御するキャンセル制御部、が備えられ、前記キャンセル制御部は、前記成分抽出部に抽出される高調波成分が小さくなるよう、前記キャンセル信号の信号レベルをフィードバック制御して、前記レベル特定部は、前記キャンセル制御部によるフィードバック制御が開始された以降、前記成分抽出部に抽出される高調波成分が所定のしきい値未満となった際に、前記キャンセル信号の信号レベルに応じて相殺される前記高調波成分、および、該高調波成分が発生する場合における前記被検出信号の信号レベル、を対応づけた対応関係に基づいて、前記高調波成分がしきい値未満となる契機となったキャンセル信号の信号レベルにつき、該キャンセル信号の信号レベルに対応する信号レベルを、その時点における前記被検出信号の信号レベルとして特定する。
　この局面では、被検出信号による外部磁場の変化を、キャンセル信号のフィードバック制御により相殺させ、そうして相殺させたキャンセル信号の信号成分に基づいて被検出信号の信号レベルを特定している。
　キャンセル信号は、検出コイルと同じコア部材に巻回されたキャンセルコイルから出力されるものであり、検出コイルからの出力信号と同じ外部磁場および温度環境の影響を受ける。そのため、キャンセル信号の信号レベルを変化させて被検出信号による外部磁場の変化を相殺させたということは、被検出信号の信号レベルに対応する信号レベルがキャンセル信号によって再現されたということであり、このキャンセル信号の信号レベルが、被検出信号の信号レベルに対応するものになっていることを意味する。
　こうして、被検出信号による外部磁場の変化をキャンセル信号で相殺することにより、外部磁場の変化を相殺したキャンセル信号の信号レベルを、透磁率μおよび温度環境の影響が排除され、かつ、被検出信号に対応する信号成分として取り扱えるようになる。
　こうして、被検出信号による外部磁場の変化を、キャンセル信号のフィードバック制御により相殺させることにより、そうして相殺させたキャンセル信号の信号成分に基づいて被検出信号の信号レベルを特定することができる。
　なお、この第５局面においては、上述した局面のように、コア部材を、それぞれ前記検出領域を貫通する方向に沿って配置された第１,第２コア部材を含むものとした場合、以下に示す第６～９局面のように、キャンセルコイルをコア部材に巻回するようにするとよい。
　第６局面のうち、前記センサ素子において、前記励磁コイルは、前記第１,第２コア部材それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが逆位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められており、前記検出コイルは、前記第１,第２コア部材それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが同位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められている。
　一方、前記検出部において、前記成分抽出部は、直列接続された前記検出コイルからの出力信号そのものを前記高調波成分として抽出する。さらに、前記センサ素子において、前記キャンセルコイルは、前記第１,第２コア部材それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが同位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められている。
　また、第７局面のうち、前記センサ素子において、前記励磁コイルは、前記第１,第２コア部材それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが逆位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められており、前記検出コイルは、前記第１,第２コア部材それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが同位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められている。そして、前記検出部において、前記成分抽出部は、直列接続された前記検出コイルからの出力信号そのものを前記高調波成分として抽出する。さらに、前記センサ素子において、前記キャンセルコイルは、前記第１,第２コア部材へとまとめて巻回されてなる１つのコイルである。
　また、第８局面のうち、前記センサ素子において、前記励磁コイルは、前記第１,第２コア部材それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが逆位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められており、前記検出コイルは、前記第１,第２コア部材へとまとめて巻回されてなる１つのコイルである。そして、前記検出部において、前記成分抽出部は、直列接続された前記検出コイルからの出力信号そのものを前記高調波成分として抽出する。さらに、前記センサ素子において、前記キャンセルコイルは、前記第１,第２コア部材それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが同位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められている。
　そして、第９局面のうち、前記センサ素子において、前記励磁コイルは、前記第１,第２コア部材それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが逆位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められており、前記検出コイルは、前記第１,第２コア部材へとまとめて巻回されてなる１つのコイルである。そして、前記検出部において、前記成分抽出部は、直列接続された前記検出コイルからの出力信号そのものを前記高調波成分として抽出する。さらに、前記センサ素子において、前記キャンセルコイルは、前記第１,第２コア部材へとまとめて巻回されてなる１つのコイルである。
　これら局面であれば、第１,第２コア部材それぞれを介して、キャンセル信号により外部磁場を変化させることができる。
　また、上記課題を解決するため第１０局面に係るセンサ素子は、磁性材料を環状に形成してなり、該環状に囲まれた検出領域を貫通する被検出信号の影響で変化する外部磁場に応じて外部磁場０を頂点に透磁率μが減少していくと共に、該透磁率μの変化を「外部磁場－透磁率μで規定される座標系」にプロットした場合における曲線の曲率が外部磁場の絶対値に応じて大きくなる、といった特性を有するコア部材と、前記コア部材に巻回され、該コア部材を励磁する励磁コイルと、前記コア部材に巻回され、前記被検出信号の検出に用いられる検出コイルと、を備え、前記励磁コイルに基本波成分からなる励磁信号を通電した状態で、前記被検出信号が流れると、その時点における前記コア部材の透磁率μに応じた高調波成分が前記基本波成分に重畳された信号が、前記検出コイルから出力されるように構成されている。
　このセンサ素子であれば、上記いずれかの局面に係る電流センサの一部を構成することができる。
　この局面のうち、前記センサ素子においては、前記コア部材に巻回され、前記被検出信号の影響による外部磁場の変化を相殺させるためのキャンセル信号が通電されるキャンセルコイル、が備えられ、前記キャンセルコイルに通電されるキャンセル信号の影響で外部磁場が変化することにより、前記検出コイルからの出力信号に重畳された高調波成分が変化する、といった第１１局面（請求項１１）を採用してもよい。
　また、上記課題を解決するため第１２局面に係る制御装置は、上記第１～第９のいずれかの構成に係るセンサ素子と接続される制御装置であって、前記検出コイルの出力信号から、該出力信号に含まれる信号成分のうち、前記基本波成分に重畳されている高調波成分を抽出する成分抽出部と、前記出力信号に含まれうる高調波成分、および、該高調波成分が発生する場合における前記被検出信号の信号レベル、を対応づけた対応関係に基づいて、前記成分抽出部に抽出された高調波成分に対応する信号レベルを、その時点における前記被検出信号の信号レベルとして特定するレベル特定部と、前記レベル特定部により特定された信号レベルを示す情報を外部へと出力する情報出力部と、を備えている。
　このセンサ素子であれば、上記第１～第９のいずれかの局面に係る電流センサの一部を構成することができる。
　この局面のうち、前記センサ素子が、前記コア部材に巻回され、前記被検出信号の影響による外部磁場の変化を相殺させるためのキャンセル信号が通電されるキャンセルコイル、を備え、前記キャンセルコイルに通電されるキャンセル信号の影響で外部磁場が変化することにより、前記検出コイルからの出力信号に重畳された高調波成分を変化させるように構成されている場合には、以下に示す第１３局面のようにするとよい。
　第１３局面では、前記キャンセルコイルへのキャンセル信号の通電を制御するキャンセル制御部、が備えられ、前記キャンセル制御部は、前記成分抽出部に抽出される高調波成分が小さくなるよう、前記キャンセル信号の信号レベルをフィードバック制御して、前記レベル特定部は、前記キャンセル制御部によるフィードバック制御が開始された以降、前記成分抽出部に抽出される高調波成分が所定のしきい値未満となった際に、前記キャンセル信号の信号レベルに応じて相殺される前記高調波成分、および、該高調波成分が発生する場合における前記被検出信号の信号レベル、を対応づけた対応関係に基づいて、前記高調波成分がしきい値未満となる契機となったキャンセル信号の信号レベルにつき、該キャンセル信号の信号レベルに対応する信号レベルを、その時点における前記被検出信号の信号レベルとして特定する。
第１実施形態における電流センサの全体構成を示すブロック図である。 図２Ａは、コア部材の有する特性を示すグラフ（外部磁場Ｈに対する磁化Ｍの変化で規定されるＭ－Ｈ曲線）である。図２Ｂは、コア部材の有する特性を示すグラフ（外部磁場Ｈに対する磁化Ｍの変化で規定されるＭ－Ｈ曲線；図２Ａにおける低磁場域を拡大したもの）である。図２Ｃは、コア部材の有する特性を示すグラフ（外部磁場Ｈと透磁率μで規定されるμ－Ｈ曲線）である。図２Ｄは、コア部材の有する特性を示すグラフ（外部磁場Ｈと透磁率μで規定されるμ－Ｈ曲線；図２Ｃにおける低磁場域を拡大したもの）である。 第２実施形態における電流センサの全体構成を示すブロック図である。 別の実施形態におけるセンサ素子を示す斜視図である。 第３実施形態における電流センサの全体構成を示すブロック図である。 第３実施形態の構成における処理を示すフローチャートである。 第４実施形態における電流センサの全体構成を示すブロック図である。 図８Ａ、図８Ｂ、及び図８Ｃは、別の実施形態におけるセンサ素子を示す斜視図である。
　１…電流センサ、２…センサ素子、３…検出部、２１…コア部材、２３…励磁コイル、２５…検出コイル、３１…成分抽出部、３３…レベル特定部、３５…情報出力部、３７…信号源、３９…変位生成部、５１…キャンセルコイル、６０…キャンセル制御部、６１…比較器、６３…積分器、６５…レベル演算器、６７…レベル制御回路、１００…被検出電線。
　以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
　（１）第１実施形態
　本実施形態における電流センサ１は、図１に示すように、センサ素子２と検出部３とを備える。
　まず、センサ素子２は、磁性材料を環状に形成してなるコア部材２１と、コア部材２１に巻回され、コア部材２１を励磁する励磁コイル２３と、コア部材２１に巻回され、被検出信号の検出に用いられる検出コイル２５と、を備えている。
　これらのうち、コア部材２１は、環状に囲まれた検出領域に被検出電線１００を貫通させ、ここに被検出信号を導通させた場合に、この被検出信号の影響で変化する外部磁場に応じて外部磁場０を頂点に透磁率μが減少していく、といった特性を有する部材により形成されている。なお、透磁率μは、下記の式１のように、外部磁場Ｈに対する磁化Ｍの変化で規定されるＭ－Ｈ曲線（図２Ａ，図２Ｂ参照）の傾き（つまり磁化Ｍの磁場Ｈによる微分値）に基づいて表現した値となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　このような磁性部材としては、例えば、本願出願人による特願２０１０－２１５８７１号に記載の磁性部材を採用することが考えられる。この磁性部材は、図２Ｃ，図２Ｄに示すように、外部磁場Ｈ＝０を頂点として透磁率が減少していくと共に、この外部磁場Ｈと透磁率μで規定されるμ－Ｈ曲線の曲率が外部磁場Ｈにおける絶対値の大きさに応じて大きくなっていく、といった特性を特徴としている。
　このように構成されたセンサ素子２では、励磁コイル２３に基本波成分からなる励磁信号を通電した状態で、被検出電線１００に被検出信号が流れると、その時点におけるコア部材２１の透磁率μに応じた高調波成分が基本波成分に重畳された信号が、検出コイル２５から出力されるように構成されている。
　一方、検出部３は、センサ素子２（の検出コイル２５）からの出力信号に基づいて被検出信号の信号レベルを特定すべく、各種信号の入出力を行う制御装置であり、検出コイル２５の出力信号に含まれる信号成分のうち、基本波成分に重畳されている高調波成分を抽出する成分抽出部３１と、成分抽出部３１に抽出された高調波成分に対応する信号レベルをその時点における被検出信号の信号レベルとして特定するレベル特定部３３と、レベル特定部３３により特定された信号レベルを示す情報を外部へと出力する情報出力部３５と、励磁コイル２３への通電を行う信号源３７と、を備えている。
　これらのうち、レベル特定部３３は、出力信号に含まれうる高調波成分、および、この高調波成分が発生する場合における被検出信号の信号レベル、を対応づけた対応関係に基づいて、被検出信号の信号レベルを特定する。
　なお、高調波成分に応じて、被検出電流の信号レベルがどのような値になるかについては、実際はコア部材１０と被検出電線１００との位置関係により異なる（アンペールの法則、ビオサバールの法則などにより規定される）ため、これら位置関係により定められたものが使用される。
　また、信号源３７は、交流信号（本実施形態では正弦波信号）により励磁コイル２３への通電を行い、この信号における交流成分がコア部材２１を介して基本波成分となり、検出コイル２５によって検出されることとなる。
　また、検出部３には、検出コイル２５の出力信号に基づいて、この出力信号の位相を１／２周期ズラしてなる変位信号を生成する変位生成部３９、が備えられており、成分抽出部３１は、検出コイル２５からの出力信号と、変位生成部３９により生成された変位信号と、を重畳してなる信号を高調波成分として抽出する。
　ここで、変位生成部３９は、例えば、出力信号をデジタル信号に変換してからデータ処理にて変位信号を生成する構成としてもよいし、遅延回路にて１／２周期ズラした変位信号を生成する構成としてもよい。
（２）第２実施形態
　本実施形態における電流センサ１は、図３に示すように、同一の被検出電線１００がそれぞれの検出領域に流れるように配置された２つのコア部材２１を備え、コア部材２１それぞれに励磁コイル２３および検出コイル２５が巻回されていること、および、変位生成部３９が備えられていないこと、が第１実施形態との相違点となっている。
　この構成において、励磁コイル２３それぞれは、直列接続されており、一方の励磁コイル２３に流れる信号と他方の励磁コイル２３に流れる信号とが逆位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係となっている。
　また、検出コイル２５それぞれは、直列接続されており、一方の検出コイル２５に流れる信号と他方の検出コイル２５に流れる信号とが同位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係となっている。
　そして、検出部３の成分抽出部３１は、直列接続された検出コイル２５からの出力信号そのものを高調波成分として抽出するように構成されている。
　なお、この実施形態において、検出コイル２５は、図４に示すように、第１,第２コア部材２１で構成されるコアを一つのコア部材として、これら第１,第２コア部材２１にまとめて巻回されたものとしてもよい。
（３）第３実施形態
　本実施形態における電流センサ１は、図５に示すように、センサ素子２にキャンセルコイル５１が巻回されている点、検出部３にキャンセル制御部６０が備えられている点が、他の実施形態に対して相違する構成となっているため、この相違点を中心に詳述する。
　センサ素子２におけるキャンセルコイル５１は、コア部材２１に巻回されており、被検出信号の影響による外部磁場の変化を相殺させるためのキャンセル信号が通電される。
　こうして、センサ素子２は、キャンセルコイル５１に通電されるキャンセル信号の影響で外部磁場を変化させることにより、検出コイル２５から出力される信号に重畳される高調波成分を変化させられるように構成されている。
　検出部３のキャンセル制御部６０は、キャンセルコイル５１へのキャンセル信号の通電を制御するものであり、成分抽出部３１に抽出される高調波成分が小さくなるよう、キャンセル信号の信号レベルをフィードバック制御するように構成されている。
　このキャンセル制御部６０は、成分抽出部３１に検出された高調波成分（の信号レベル）をメモリにあらかじめ格納された目標値（本実施形態では「０」）と比較しその偏差を出力する比較器６１、比較器６１に出力された偏差を積分してその積分値を出力する積分器６３、積分器６３に出力された積分値に基づいてキャンセル信号の信号レベルを演算するレベル演算器６５、キャンセルコイル５１へのキャンセル信号の通電を行うと共にその信号レベルをレベル演算器６５の演算結果に応じて制御するレベル制御回路６７などを備える。
　これらのうち、レベル演算器６５は、積分器６３から出力された積分値の正負により、キャンセル信号の信号レベルとしてそれ以前よりも一定値だけ増減させた信号レベルを演算する。なお、ここでは、演算器６３からの積分値を「０」とするために必要なキャンセル信号の信号レベルを直接演算するように構成してもよい。
　また、この構成において、検出部３のレベル特定部３３は、キャンセル制御部６０における比較器６１の出力をチェックしており、比較器６１に出力された偏差が所定のしきい値未満（例えば「０」）、つまり高調波成分が目標値と一致したと認定される場合に、そうして高調波成分がしきい値未満となる契機となったキャンセル信号の信号レベルをレベル演算器６５から取得し、これに基づいてその時点における被検出信号の信号レベルを特定する。
　具体的には、キャンセル信号の信号レベルに応じて相殺される前記高調波成分、および、その高調波成分が発生する場合における被検出信号の信号レベル、を対応づけた対応関係（データテーブルや計算式で規定）に基づいて、高調波成分がしきい値未満となる契機となったキャンセル信号の信号レベルに対応する信号レベルを、その時点における被検出信号の信号レベルとして特定する。
　本実施形態において、「高調波成分がしきい値未満となる契機となったキャンセル信号の信号レベル」は、演算器６３からの積分値「０」に基づいてレベル演算器６５が演算を行う前に、レベル特定部３３がレベル演算器６５の演算値をチェックすることで、この演算値を該当の信号レベルとして取得している。ただ、レベル演算器６５による演算値を時系列で記憶できるように構成しておき、高調波成分がしきい値未満となった際の演算に用いられた演算値を、該当の信号レベルとして取得することとしてもよい。
　この実施形態においては、検出部３（成分抽出部３１、信号源３７、レベル制御回路６７、情報出力部３５を除く各構成要素）による処理および演算がハードウェア構成により実現されるように構成されているが、これら処理および演算は、ソフトウェアプログラムおよびこれを実行するマイコンにより実現することとしてもよい。
　具体的には、マイコンとしての機能を有する検出部３に、以下に示すようなソフトウェアプログラムを実行させることが考えられる（図６参照）。なお、このプログラムは、あらかじめ検出部３のメモリに格納されていればよいが、各種記録媒体に記録した状態でユーザに提供したり、ネットワーク経由で電流センサ１のユーザに配信されるものとしてもよい。
　まず、検出器３は、その動作開始以降、成分抽出部３１からの出力値が目標値（を中心とするしきい値未満の値）に到達したか否かをチェックし（ｓ１１０）、目標値に到達していなければ（ｓ１１０：ＮＯ）、その目標値に基づいてレベル演算器６５と同様の演算を行い（ｓ１２０）、この演算値に基づいてレベル制御回路６７への制御指令を行う（ｓ１３０）、といった処理を繰り返し実施する。
　そして、出力値が目標値に到達したら（ｓ１１０：ＹＥＳ）、その到達に先立って上記ｓ１２０にて演算された演算値を取得し（ｓ１４０）、こうして取得した演算値に基づいてレベル特定部３３と同様に該当信号レベルを特定して（ｓ１５０）、その特定した信号レベルの情報を外部へと出力する（ｓ１６０）。この後は、プロセスがｓ１１０へと戻り、以降、ｓ１１０～ｓ１６０が繰り替えし実施される。
（４）第４実施形態
　本実施形態における電流センサ１は、主として、図７に示すように、コア部材がそれぞれ検出領域を貫通する方向に沿って配置された第１,第２コア部材２１で構成される点、変位生成部３９が備えられていない点が、第３実施形態に対して相違する構成となっているため、この相違点を中心に詳述する。
　センサ素子２における励磁コイル２３は、第１,第２コア部材２１それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが逆位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められている。
　また、検出コイル２５は、第１,第２コア部材２１それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが同位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められている。
　また、キャンセルコイル５１は、第１,第２コア部材２１それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが同位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められている。
　そして、検出部３において、成分抽出部３１は、直列接続された検出コイル２５からの出力信号そのものを高調波成分として抽出するように構成されている。
　なお、この実施形態において、検出コイル２５は、図８Ａに示すように、第１,第２コア部材２１で構成されるコアを一つのコア部材として、これら第１,第２コア部材２１にまとめて巻回されたものとしてもよい。
　また、キャンセルコイル５１は、図８Ｂに示すように、第１,第２コア部材２１で構成されるコアを一つのコア部材として、これら第１,第２コア部材２１にまとめて巻回されたものとしてもよい。さらに、この場合には、図８Ｃに示すように、検出コイル２５についても、第１,第２コア部材２１にまとめて巻回されている構成としてもよい。
（３）作用効果
　このように構成された電流センサ１によれば、コア部材２１には、被検出信号の信号レベルに応じた磁束が重畳的に発生するが、コア部材２１そのものの特性によって、外部磁場Ｈ＝０を頂点として透磁率μが減少していくと共に、この外部磁場Ｈと透磁率μで規定されるμ－Ｈ曲線の曲率が外部磁場Ｈにおける絶対値の大きさに応じて大きくなっていくため、ｘ軸に磁場Ｈをとり、ｙ軸に透磁率μをとったμ－Ｈ特性をみると、磁場Ｈに応じて二次曲線状に透磁率μが変化する特性を示すようになる。
　この特性においては、二次曲線上における任意の位置でｘ軸に沿って振幅が変化する励磁信号に対し、ｙ軸に沿って振幅が変化する検出コイル２５からの出力信号に、二次曲線の「曲がり具合」に応じた高調波成分が重畳されることとなるが、励磁信号の振幅中心が二次曲線上にあることから、磁場Ｈ＝０付近から飽和磁化に対応する磁場Ｈｓ付近までの広範囲にわたって、磁場Ｈに応じた固有の高調波成分が出力信号に重畳されることとなる。
　つまり、上記構成では、飽和磁化に対応する磁場Ｈｓ付近の極狭い範囲だけでなく、磁場Ｈ＝０付近から磁場Ｈｓ付近までの広範囲にわたって、被検出信号の信号レベルを特定（検出）することができる。
　また、この構成では、磁場Ｈ＝０付近に対応する小さな電流値から、磁場Ｈｓに対応する大きな電流値までを検出することができるため、被検出電流の信号レベルを向上させるべく被検出電線１００をコア部材２１に数多く巻回する必要もなく、その結果、電流センサとして単純化・小型化を実現できるためにその用途も広い。
　また、第１実施形態における電流センサ１では、出力信号そのものと、出力信号の位相を１／２周期ズラした変位信号とを相殺することにより、出力信号の信号成分から規則正しく増減する基本波成分が除去される一方、歪みとして不規則に増減する高調波成分が強調された信号が抽出される。これにより、高調波成分の強調された信号を抽出し、ここから被検出信号の信号レベルを特定することができる。
　なお、第１実施形態では、このように高調波成分が強調されて出力されることから、その強調された高調波成分に基づいて、被検出信号の信号レベルとの対応関係を用意しておくことになる。
　また、第２実施形態における電流センサ１では、励磁コイル２３それぞれが逆位相で直列接続され、検出コイル２５それぞれが同位相で直列接続されているため、励磁信号により発生する磁束から規則正しく増減する基本波成分が相殺される一方、歪みとして不規則に増減する高調波成分が強調されて出力されることになる。なお、この点については、励磁コイル２３それぞれが逆位相で直列接続され、第１,第２コア部材２１で構成されるコアを一つのコア部材として検出コイル２５が第１,第２コア部材２１にまとめて巻回されている構成とした場合も同様である。
　これにより、直列接続された一組の検出コイル２５からの出力信号そのものを高調波成分として抽出し、ここから被検出信号の信号レベルを特定することができる。
　なお、第２実施形態では、このように高調波成分が強調されて出力されることから、その強調された高調波成分に基づいて、被検出信号の信号レベルとの対応関係を用意しておくことになる。
　また、第３,第４実施形態における電流センサ１では、第１,第２コア部材２１それぞれを介して、キャンセル信号により外部磁場を変化させることができる。
　また、これら電流センサ１では、被検出信号による外部磁場の変化を、キャンセル信号のフィードバック制御により相殺させ、そうして相殺させたキャンセル信号の信号成分に基づいて被検出信号の信号レベルを特定している。
　キャンセル信号は、検出コイルと同じコア部材に巻回されたキャンセルコイルから出力されるものであり、検出コイルからの出力信号と同じ外部磁場および温度環境の影響を受ける。そのため、キャンセル信号の信号レベルを変化させて被検出信号による外部磁場の変化を相殺させたということは、被検出信号の信号レベルに対応する信号レベルがキャンセル信号によって再現されたということであり、このキャンセル信号の信号レベルが、被検出信号の信号レベルに対応するものになっていることを意味する。
　こうして、被検出信号による外部磁場の変化をキャンセル信号で相殺することにより、外部磁場の変化を相殺したキャンセル信号の信号レベルを、透磁率μおよび温度環境の影響が排除され、かつ、被検出信号に対応する信号成分として取り扱えるようになる。
　こうして、被検出信号による外部磁場の変化を、キャンセル信号のフィードバック制御により相殺させることにより、そうして相殺させたキャンセル信号の信号成分に基づいて被検出信号の信号レベルを特定することができる。

Claims (13)

  1. 　センサ素子と検出部とを含む電流センサであって、
    　前記センサ素子は、
    　磁性材料を環状に形成してなり、該環状に囲まれた検出領域を貫通する被検出信号の影響で変化する外部磁場に応じて外部磁場０を頂点に透磁率μが減少していくと共に、該透磁率μの変化を「外部磁場－透磁率μで規定される座標系」にプロットした場合における曲線の曲率が外部磁場の絶対値に応じて大きくなる、といった特性を有するコア部材と、
    　前記コア部材に巻回され、該コア部材を励磁する励磁コイルと、
    　前記コア部材に巻回され、前記被検出信号の検出に用いられる検出コイルと、を備え、
    　前記励磁コイルに基本波成分からなる励磁信号を通電した状態で、前記被検出信号が流れると、その時点における前記コア部材の透磁率μに応じた高調波成分が前記基本波成分に重畳された信号が、前記検出コイルから出力されるように構成されており、
    　前記検出部は、
    　前記検出コイルの出力信号から、該出力信号に含まれる信号成分のうち、前記基本波成分に重畳されている高調波成分を抽出する成分抽出部と、
    　前記出力信号に含まれうる高調波成分、および、該高調波成分が発生する場合における前記被検出信号の信号レベル、を対応づけた対応関係に基づいて、前記成分抽出部に抽出された高調波成分に対応する信号レベルを、その時点における前記被検出信号の信号レベルとして特定するレベル特定部と、
    　前記レベル特定部により特定された信号レベルを示す情報を外部へと出力する情報出力部と、を備えている
    　ことを特徴とする電流センサ。
  2. 　前記センサ素子においては、
    　前記コア部材に巻回され、前記被検出信号の影響による外部磁場の変化を相殺させるためのキャンセル信号が通電されるキャンセルコイル、が備えられ、
    　前記キャンセルコイルに通電されるキャンセル信号の影響で外部磁場が変化することにより、前記検出コイルからの出力信号に重畳される高調波成分を変化させるように構成されており、
    　前記検出部には、
    　前記キャンセルコイルへのキャンセル信号の通電を制御するキャンセル制御部、が備えられ、
    　前記キャンセル制御部は、前記成分抽出部に抽出される高調波成分が小さくなるよう、前記キャンセル信号の信号レベルをフィードバック制御して、
    　前記レベル特定部は、前記キャンセル制御部によるフィードバック制御が開始された以降、前記成分抽出部に抽出される高調波成分が所定のしきい値未満となった際に、前記キャンセル信号の信号レベルに応じて相殺される前記高調波成分、および、該高調波成分が発生する場合における前記被検出信号の信号レベル、を対応づけた対応関係に基づいて、前記高調波成分がしきい値未満となる契機となったキャンセル信号の信号レベルにつき、該キャンセル信号の信号レベルに対応する信号レベルを、その時点における前記被検出信号の信号レベルとして特定する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
  3. 　前記センサ素子において、
    　前記コア部材は、それぞれ前記検出領域を貫通する方向に沿って配置された第１,第２コア部材からなり、
    　前記励磁コイルは、前記第１,第２コア部材それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが逆位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められており、
    　前記検出コイルは、前記第１,第２コア部材それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが同位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められており、
    　前記検出部において、
    　前記成分抽出部は、直列接続された前記検出コイルからの出力信号そのものを前記高調波成分として抽出して、
    　さらに、前記センサ素子において、
    　前記キャンセルコイルは、前記第１,第２コア部材それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが同位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められている
    　ことを特徴とする請求項２に記載の電流センサ。
  4. 　前記センサ素子において、
    　前記コア部材は、それぞれ前記検出領域を貫通する方向に沿って配置された第１,第２コア部材からなり、
    　前記励磁コイルは、前記第１,第２コア部材それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが逆位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められており、
    　前記検出コイルは、前記第１,第２コア部材それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが同位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められており、
    　前記検出部において、
    　前記成分抽出部は、直列接続された前記検出コイルからの出力信号そのものを前記高調波成分として抽出して、
    　さらに、前記センサ素子において、
    　前記キャンセルコイルは、前記第１,第２コア部材へとまとめて巻回されてなる１つのコイルである
    　ことを特徴とする請求項２に記載の電流センサ。
  5. 　前記センサ素子において、
    　前記コア部材は、それぞれ前記検出領域を貫通する方向に沿って配置された第１,第２コア部材からなり、
    　前記励磁コイルは、前記第１,第２コア部材それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが逆位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められており、
    　前記検出コイルは、前記第１,第２コア部材へとまとめて巻回されてなる１つのコイルであり、
    　前記検出部において、
    　前記成分抽出部は、直列接続された前記検出コイルからの出力信号そのものを前記高調波成分として抽出して、
    　さらに、前記センサ素子において、
    　前記キャンセルコイルは、前記第１,第２コア部材それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが同位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められている
    　ことを特徴とする請求項２に記載の電流センサ。
  6. 　前記センサ素子において、
    　前記コア部材は、それぞれ前記検出領域を貫通する方向に沿って配置された第１,第２コア部材からなり、
    　前記励磁コイルは、前記第１,第２コア部材それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが逆位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められており、
    　前記検出コイルは、前記第１,第２コア部材へとまとめて巻回されてなる１つのコイルであり、
    　前記検出部において、
    　前記成分抽出部は、直列接続された前記検出コイルからの出力信号そのものを前記高調波成分として抽出して、
    　さらに、前記センサ素子において、
    　前記キャンセルコイルは、前記第１,第２コア部材へとまとめて巻回されてなる１つのコイルである
    　ことを特徴とする請求項２に記載の電流センサ。
  7. 　前記センサ素子において、
    　前記コア部材は、それぞれ前記検出領域を貫通する方向に沿って配置された第１,第２コア部材からなり、
    　前記励磁コイルは、前記第１,第２コア部材それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが逆位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められており、
    　前記検出コイルは、前記第１,第２コア部材それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが同位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められており、
    　前記検出部において、
    　前記成分抽出部は、直列接続された前記検出コイルからの出力信号そのものを前記高調波成分として抽出する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
  8. 　前記センサ素子において、
    　前記コア部材は、それぞれ前記検出領域を貫通する方向に沿って配置された第１,第２コア部材からなり、
    　前記励磁コイルは、前記第１,第２コア部材それぞれに巻回された２つが直列接続され、一方に流れる信号と他方に流れる信号とが逆位相かつ同一信号レベルとなるように、巻回される回数および位置関係が定められており、
    　前記検出コイルは、前記第１,第２コア部材へとまとめて巻回されてなる１つのコイルであり、
    　前記検出部において、
    　前記成分抽出部は、前記検出コイルからの出力信号そのものを前記高調波成分として抽出する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
  9. 　前記センサ素子において、
    　前記検出コイルの出力信号に基づいて、該出力信号の位相を１／２周期ズラしてなる変位信号を生成する変位生成部、が備えられており、
    　前記検出部において、
    　前記成分抽出部は、前記検出コイルからの出力信号と、前記変位生成部により生成された変位信号と、を重畳してなる信号を前記高調波成分として抽出する
    　ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電流センサ。
  10. 　磁性材料を環状に形成してなり、該環状に囲まれた検出領域を貫通する被検出信号の影響で変化する外部磁場に応じて外部磁場０を頂点に透磁率μが減少していくと共に、該透磁率μの変化を「外部磁場－透磁率μで規定される座標系」にプロットした場合における曲線の曲率が外部磁場の絶対値に応じて大きくなる、といった特性を有するコア部材と、
    　前記コア部材に巻回され、該コア部材を励磁する励磁コイルと、
    　前記コア部材に巻回され、前記被検出信号の検出に用いられる検出コイルと、を備え、
    　前記励磁コイルに基本波成分からなる励磁信号を通電した状態で、前記被検出信号が流れると、その時点における前記コア部材の透磁率μに応じた高調波成分が前記基本波成分に重畳された信号が、前記検出コイルから出力されるように構成されている
    　ことを特徴とするセンサ素子。
  11. 　前記センサ素子においては、
    　前記コア部材に巻回され、前記被検出信号の影響による外部磁場の変化を相殺させるためのキャンセル信号が通電されるキャンセルコイル、が備えられ、
    　前記キャンセルコイルに通電されるキャンセル信号の影響で外部磁場が変化することにより、前記検出コイルからの出力信号に重畳された高調波成分が変化するように構成されている
    　ことを特徴とする請求項１０に記載のセンサ素子。
  12. 　請求項１～９の何れか１項に記載の電流センサと接続される制御装置であって、
    　前記検出コイルの出力信号から、該出力信号に含まれる信号成分のうち、前記基本波成分に重畳されている高調波成分を抽出する成分抽出部と、
    　前記出力信号に含まれうる高調波成分、および、該高調波成分が発生する場合における前記被検出信号の信号レベル、を対応づけた対応関係に基づいて、前記成分抽出部に抽出された高調波成分に対応する信号レベルを、その時点における前記被検出信号の信号レベルとして特定するレベル特定部と、
    　前記レベル特定部により特定された信号レベルを示す情報を外部へと出力する情報出力部と、
    　を備えている
    　ことを特徴とする制御装置。
  13. 　前記センサ素子が、前記コア部材に巻回され、前記被検出信号の影響による外部磁場の変化を相殺させるためのキャンセル信号が通電されるキャンセルコイル、を備え、前記キャンセルコイルに通電されるキャンセル信号の影響で外部磁場が変化することにより、前記検出コイルからの出力信号に重畳された高調波成分を変化させるように構成されている場合において、
    　前記キャンセルコイルへのキャンセル信号の通電を制御するキャンセル制御部、が備えられ、
    　前記キャンセル制御部は、前記成分抽出部に抽出される高調波成分が小さくなるよう、前記キャンセル信号の信号レベルをフィードバック制御して、
    　前記レベル特定部は、前記キャンセル制御部によるフィードバック制御が開始された以降、前記成分抽出部に抽出される高調波成分が所定のしきい値未満となった際に、前記キャンセル信号の信号レベルに応じて相殺される前記高調波成分、および、該高調波成分が発生する場合における前記被検出信号の信号レベル、を対応づけた対応関係に基づいて、前記高調波成分がしきい値未満となる契機となったキャンセル信号の信号レベルにつき、該キャンセル信号の信号レベルに対応する信号レベルを、その時点における前記被検出信号の信号レベルとして特定する
    　ことを特徴とする請求項１２に記載の制御装置。
PCT/JP2013/056812 2012-03-12 2013-03-12 電流センサ、センサ素子および制御装置 Ceased WO2013137253A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020147028391A KR101616854B1 (ko) 2012-03-12 2013-03-12 전류센서, 센서소자 및 제어장치
CN201380014063.6A CN104169727B (zh) 2012-03-12 2013-03-12 电流传感器、传感器元件以及控制装置
EP13760825.3A EP2840400A4 (en) 2012-03-12 2013-03-12 Current sensor, sensor element and control device
US14/384,712 US9448262B2 (en) 2012-03-12 2013-03-12 Current sensor having at least one cancel coil
HK15105315.0A HK1204806A1 (en) 2012-03-12 2013-03-12 Current sensor, sensor element, and control device

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012054623 2012-03-12
JP2012-054623 2012-03-12
JP2013048214A JP2013217914A (ja) 2012-03-12 2013-03-11 電流センサ、センサ素子および制御装置
JP2013-048214 2013-03-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013137253A1 true WO2013137253A1 (ja) 2013-09-19

Family

ID=49161159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/056812 Ceased WO2013137253A1 (ja) 2012-03-12 2013-03-12 電流センサ、センサ素子および制御装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9448262B2 (ja)
EP (1) EP2840400A4 (ja)
JP (1) JP2013217914A (ja)
KR (1) KR101616854B1 (ja)
CN (1) CN104169727B (ja)
HK (1) HK1204806A1 (ja)
WO (1) WO2013137253A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2977776A1 (en) * 2014-07-21 2016-01-27 TE Connectivity Germany GmbH Method and device for detecting a residual current in a charging cable and charging cable using said device

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104849626A (zh) * 2015-04-10 2015-08-19 北京兴迪仪器有限责任公司 一种高压电力设备的工频信号采集装置
DE102015006449B4 (de) 2015-05-18 2022-10-13 Michael Franke Verfahren zur Messung elektrischer Ströme
CN104914289B (zh) * 2015-06-16 2017-03-08 国家电网公司 一种测量直流电流的方法
CN105092928B (zh) * 2015-07-23 2018-04-20 深圳市华谊智测科技股份有限公司 数字钳型表及其自动测量方法
CN105304303B (zh) * 2015-09-30 2017-08-04 中国计量科学研究院 一种精密交直流电流互感器
JP2017102056A (ja) * 2015-12-03 2017-06-08 北川工業株式会社 電流センサー
US9618541B1 (en) * 2016-04-20 2017-04-11 Neilsen-Kuljian, Inc. Apparatus, method and device for sensing DC currents
JP6771179B2 (ja) * 2016-05-16 2020-10-21 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力計測システム
DE112017003404T5 (de) * 2016-07-06 2019-03-21 Murata Manufacturing Co., Ltd. Magnetsensor und elektrischer stomsensor, der denselben umfasst
CN106771477B (zh) * 2016-11-28 2020-09-01 国网福建省电力有限公司 大口径高灵敏度的高压直流电缆泄漏电流检测传感器
KR101931559B1 (ko) * 2016-12-14 2018-12-24 한국표준과학연구원 멀티 클램프 계측 장치 및 전류 계측 시스템
KR101937209B1 (ko) * 2017-06-09 2019-01-10 엘에스산전 주식회사 전류 감지 장치
CN111566495B (zh) * 2017-12-27 2022-06-24 旭化成微电子株式会社 磁传感器模块和用于该磁传感器模块的ic芯片
CN108362925B (zh) * 2018-02-22 2020-03-17 西安交通大学 双“8”字形三导线磁场对消的零磁通大电流检测系统及方法
CN110676038A (zh) * 2018-07-02 2020-01-10 福迪威（上海）工业仪器技术研发有限公司 电流互感器
CN113826176B (zh) * 2019-06-03 2024-03-08 阿尔卑斯阿尔派株式会社 电抗器
CN113874735B (zh) * 2019-06-27 2024-09-10 松下知识产权经营株式会社 电流测定系统、诊断系统
DE102020212901B4 (de) * 2019-10-14 2023-03-23 Lg Electronics Inc. Drahtloser leistungssensor
JP7629354B2 (ja) * 2021-06-10 2025-02-13 日置電機株式会社 電流センサ
US12222371B2 (en) * 2021-12-10 2025-02-11 Vertiv Corporation Residual current monitoring type B with integrated self-test system and method
CN116953335B (zh) * 2023-09-20 2024-01-12 盛位科技(合肥)有限公司 一种用于检测直流信号或磁场的装置和方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1010161A (ja) 1996-06-20 1998-01-16 Sumitomo Special Metals Co Ltd 直流電流センサー
JP2003315374A (ja) * 2002-04-18 2003-11-06 Mitsubishi Electric Corp 直流漏電検出装置
JP2009511868A (ja) * 2005-10-07 2009-03-19 ビランコ 電流および磁界センサ、このセンサのための制御方法、および、このセンサのための磁心
JP2010215871A (ja) 2009-03-19 2010-09-30 Nippon Paint Co Ltd カチオン型着色シーラー組成物
JP2011119661A (ja) * 2009-11-09 2011-06-16 Ferrotec Corp 磁性部材および電子部品

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4482862A (en) 1982-06-10 1984-11-13 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Current sensor
US5532592A (en) * 1993-02-02 1996-07-02 Conductus, Inc. Squid control apparatus with non-cryogenic flux-locked loop disposed in close proximity to the squid
FR2744529B1 (fr) * 1996-02-01 1999-02-26 Robert Jean Procede et dispositif de mesure d'un courant electrique continu de faible valeur
JP2000162244A (ja) * 1998-11-27 2000-06-16 Sumitomo Special Metals Co Ltd 直流電流センサ
GB9908599D0 (en) * 1999-04-16 1999-06-09 Aea Technology Plc Current sensor
US6456059B1 (en) * 1999-12-13 2002-09-24 Rockwell Automation Technologies, Inc. Non-homogeneous material magnetic flux sensor and method
US6984979B1 (en) * 2003-02-01 2006-01-10 Edel Thomas G Measurement and control of magnetomotive force in current transformers and other magnetic bodies
JP2005017110A (ja) 2003-06-26 2005-01-20 Kri Inc 磁界検出素子
JP2007316042A (ja) * 2006-05-23 2007-12-06 Cdn Corp 直流電流センサー及び直流電流検出装置
FR2909169B1 (fr) * 2006-11-29 2009-02-06 Billanco Dispositif et procede de mesure de la position d'une piece mobile.
JP2011017618A (ja) * 2009-07-09 2011-01-27 Tamura Seisakusho Co Ltd 電流センサ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1010161A (ja) 1996-06-20 1998-01-16 Sumitomo Special Metals Co Ltd 直流電流センサー
JP2003315374A (ja) * 2002-04-18 2003-11-06 Mitsubishi Electric Corp 直流漏電検出装置
JP2009511868A (ja) * 2005-10-07 2009-03-19 ビランコ 電流および磁界センサ、このセンサのための制御方法、および、このセンサのための磁心
JP2010215871A (ja) 2009-03-19 2010-09-30 Nippon Paint Co Ltd カチオン型着色シーラー組成物
JP2011119661A (ja) * 2009-11-09 2011-06-16 Ferrotec Corp 磁性部材および電子部品

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2840400A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2977776A1 (en) * 2014-07-21 2016-01-27 TE Connectivity Germany GmbH Method and device for detecting a residual current in a charging cable and charging cable using said device

Also Published As

Publication number Publication date
US20150028857A1 (en) 2015-01-29
KR101616854B1 (ko) 2016-04-29
EP2840400A4 (en) 2015-12-09
HK1204806A1 (en) 2015-12-04
CN104169727A (zh) 2014-11-26
KR20140133928A (ko) 2014-11-20
JP2013217914A (ja) 2013-10-24
US9448262B2 (en) 2016-09-20
CN104169727B (zh) 2017-10-10
EP2840400A1 (en) 2015-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013137253A1 (ja) 電流センサ、センサ素子および制御装置
JP2013217914A5 (ja)
JP5943768B2 (ja) 直流電流検出装置
EP2787363B1 (en) Geomagnetic sensor
US9100759B2 (en) Loudspeaker driver with sensing coils for sensing the position and velocity of a voice-coil
JP2013124875A (ja) 電流センサ
JP2018109592A (ja) 電磁場解析装置、電磁場解析方法、およびプログラム
US6456059B1 (en) Non-homogeneous material magnetic flux sensor and method
JP2010145149A (ja) 電磁誘導式位置検出器及び電磁誘導式位置検出方法
JP2019002768A (ja) 電流センサ
JP2011017574A (ja) 電流検出器
JP2003075475A (ja) 交流電流センサ
JP5184657B2 (ja) 地磁気センサ
JP2015212634A (ja) 磁気センサ
JP2019002767A (ja) 電流センサ
JP2013096848A (ja) 電流センサ
JP2010107247A (ja) 高速反応及び低消費電流非接触直流電流センサ
JP2006262598A (ja) 電動機の可変速制御装置
JP2017142202A (ja) 位置検出装置
JP5383104B2 (ja) 発電機装置の較正
JP2007040758A (ja) 電流センサ
JP2014106086A (ja) 光ファイバジャイロ
JP2020041945A (ja) 磁界検出センサ
JP2007109787A (ja) 非接触型直流電流検流器
JP2003217952A (ja) 電流トランス

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13760825

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14384712

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20147028391

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013760825

Country of ref document: EP