JP2000055940A

JP2000055940A - 直流電流センサー

Info

Publication number: JP2000055940A
Application number: JP10236510A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kawakami; 川上　　誠
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 1998-08-07
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 2000-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】環状を形成する軟質磁性材料からなる検出コ
ア部と、検出コア部にトロイダル状に巻回配置される検
出コイルと、前記検出コア部の周方向の少なくとも一部
に周期的に磁気的ギャップを形成する手段とを具備する
直流電流センサーにおいて、検出コア部の軟質磁性材料
が有する保磁力の影響を防止し、数ｍＡ程度の微小電流
領域でも高感度の検出を確保し、被検出導線に流れる直
流電流の測定時間を大幅に短縮する。【解決手段】一旦検出コア部を保磁力（Ｈｃ）を越え
る磁界を付与する正側または負側の対称な波形を有する
着磁パルスにて交互に着磁した後、変調コイルに連続的
に検出コア部の保磁力以下の範囲で交番磁界を付与する
変調交流電流を印加した状態にて被検出導線に流れる直
流電流とを重畳して測定すると、完全な脱磁は行なえず
不完全な脱磁状態であっても、着磁後のこれら各々の測
定結果の平均値に基づいて被検出導線に流れる直流電流
を測定すれば、実質的にヒステリシスを消去すると同様
な効果が得られる。

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、各種の直流電流
を使用する機器に配設される直流電流センサーの改良に
係り、特に、発・変電所の制御設備に用いられている直
流回路の地絡故障検知や太陽電池発電システムの漏電検
知等の用途に有効であり、高感度でかつ計測時間を大幅
に短縮可能とし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、ホール素子方式等が知られている。しかし、
これらの直流電流センサーは構造が複雑であるばかりで
はなく、微小な電流変化に対応できる構造とは言い難
く、高感度の直流電流センサーとして実用に至っていな
いのが現状である。

【０００３】本願発明者は、このような現状に鑑み、先
に構造が比較的簡単であり、微小な電流変化に対しても
優れた検出能力を有する高感度の直流電流センサーとし
て、従来の方式とは全く異なる構造からなる直流電流セ
ンサーを提案した（特開平６−７４９７８号、特開平６
−１９４３８９号、特開平６−２８１６７４号、特開平
７−４９３５７号、特開平７−５５８４６号、特開平７
−１１０３４３号、特開平７−１９８７５４号）。

【０００４】すなわち、環状を形成する軟質磁性材料か
らなる検出コア部と、検出コア部にトロイダル状に巻回
配置される検出コイルと、前記検出コア部の周方向の少
なくとも一部に周期的に磁気的ギャップを形成する手段
とを具備する構成を基本構成とする直流電流センサーで
あり、該直流電流センサーを構成する検出コア部の内側
に被検出導線を貫通配置して、被検出導線に流れる直流
電流を高感度に測定することを可能としたのである。

【０００５】特に、微小電流領域での検出を高感度に実
現するためには、検出コア部を構成する軟質磁性材料が
有する保磁力の影響に起因する検出コイルからの出力電
圧（出力特性）のヒステリシス現象を減少させることが
必要であり、前記検出コア部に被検出導線と同方向に巻
回させた変調コイルを配置し、該変調コイルに発生させ
た交番磁界を検出コア部に重畳しながら被検出導線に流
れる直流電流を測定する構成の直流電流センサー（特開
平６−２８１６７４号）を提案し、目的を達成したので
ある。

【０００６】例えば、図６に示す直流電流センサーは、
環状を形成する軟質磁性材料からなる検出コア部２と、
検出コア部２にトロイダル状に巻回配置される検出コイ
ル３と、前記検出コア部２の周方向の少なくとも一部に
周期的に磁気的ギャップを形成する手段である検出コア
部２の周方向に対して直交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部４と、励磁コア部４
にトロイダル状に巻回配置される励磁コイル５と、さら
に、検出コア部２に巻回させた変調コイル４３から構成
されている。図中１は、検出コア部２の内側に貫通配置
する被検出導線である。

【０００７】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、検出コア部２内に直流電流Ｉの
方向に対して右回りの磁場が発生し、検出コア部２内に
磁束Φ₀が発生する。この時、励磁コイル５に所定の交
流電流を通電して励磁コア部４に周期的に図中α方向に
変化する磁束を発生し、該励磁コア部４を周期的に磁気
的に飽和させると、検出コア部２の周方向の一部である
コア交差部６は比透磁率μが極めて１に近い所謂実質的
な磁気的なギャップとなり、検出コア部２内の磁束Φ₀
をΦ₁（Φ₁近似０）にまで減少させる。

【０００８】ここで、励磁コイル５に通電する交流電流
を周波数ｆ₀とし、その電流のピーク値近傍で励磁コア
部４が飽和するようにすると、励磁電流１周期で２回励
磁コア部４が飽和することとなる。すなわち、検出コア
部２の周方向の一部であるコア交差部６が飽和すること
となり、被検出導線１に流れる直流電流Ｉによって検出
コア部２内に発生する磁束Φ₀は２ｆ₀で変調され、上記
の磁束Φ₀の変化に伴い周波数２ｆ₀の電圧Ｖ_DETが検出
コイル３に発生することとなる。

【０００９】被検出導線１に流れる直流電流Ｉの向きに
かかわらず、いずれの場合も磁束Φ₀∝直流電流Ｉ、電
圧Ｖ_DET∝磁束Φ₀との関係から電圧Ｖ_DET∝直流電流Ｉ
となり、被検出導線１に流れる直流電流Ｉに比例した起
電力を検出コイル３によって検出することが可能とな
る。

【００１０】しかし、微小電流領域での検出において
は、検出コア部２を構成する軟質磁性材料が有する保磁
力の影響に起因する検出コイルからの出力電圧（出力特
性）のヒステリシス現象に伴う逆転領域（直流電流の増
加に伴い出力電圧が減少する領域）が発生し、結果とし
て測定時の基準レベルの変動を招き、目的とする高感度
の検出を実現することができない。

【００１１】図６の構成においては、上記のヒステリシ
ス現象の減少を達成するために、検出コア部２に被検出
導線１と同方向に巻回させた変調コイル４３を配置し、
該変調コイル４３に発生させた交番磁界を検出コア部２
に重畳しながら被検出導線１に流れる直流電流を測定す
ることによって高感度の検出を実現したのである。

【００１２】すなわち、図７に示すようなＢＨカーブ
（ヒステリシスカーブ）を有する検出コア部２に対し
て、例えば、変調コイル４３に変調交流電流を流さずに
被検出導線１に直流電流を流し、ＢＨ平面上でＰ点まで
達した後、直流電流を切るとＡ’点に戻り、さらに、こ
の状態から変調コイル４３に検出コア部２の保磁力以上
の磁場を発生するのに必要な変調交流電流を流すと交流
電流波形のＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅへの移行に伴い、ＢＨカ
ーブ上でＡ’→Ｂ’→Ｃ’→Ｄ’→Ｅ’へ移行し、以降
同一のルート、すなわち図中の破線で示すマイナールー
プＱを描くこととなる。

【００１３】このマイナーループＱの中心はＢＨカーブ
の原点Ｏと一致する。被検出導線１に前記とは逆向きの
直流電流を流した場合でも、同様な現象を示すことか
ら、被検出導線１に直流電流が流れている状態で、変調
コイル４３に変調交流電流を流して被測定電流に変調交
流電流を重畳すると、被検出導線１の電流の向きに応じ
てマイナーループＱの中心Ｘは図８に示すように、マイ
ナーループＱの形状を維持したまま図中の破線に沿って
移動する。従って、この点（中心Ｘ）を検出することに
より、実質的にヒステリシスを消失した状態で測定を実
施することができる。実際の測定に際しては、検出回路
で重畳された変調交流電流成分を除去することで、被検
出導線１に流れている直流電流成分を容易に高感度で検
出できる。

【００１４】図９に示す直流電流センサーは、基本的な
構成は図６に示す直流電流センサーと同様であり、特
に、励磁コイル５を検出コア部２の周方向に巻回配置す
ることによって、該励磁コイル５による検出コア部２の
脱磁効果をも併せ持つ。この構成においても作動原理が
図６に示す直流電流センサーと同様であることから、検
出コア部２に被検出導線１と同方向に巻回させた変調コ
イル４３を配置し、該変調コイル４３に発生させた交番
磁界を検出コア部２に重畳しながら被検出導線１に流れ
る直流電流を測定することによって、検出コア部２を構
成する軟質磁性材料が有する保磁力の影響を低減するこ
とができる。

【００１５】図１０に示す直流電流センサーは、センサ
ー部が環状を形成する軟質磁性材料からなる検出コア部
２と、検出コア部２の対象位置にトロイダル状に巻回配
置される一対の検出コイル３ａ，３ｂと、前記検出コア
部２の周方向に対して直交方向に接続して環状を形成す
る軟質磁性材料からなる一対の励磁コア部４ａ，４ｂ
と、検出コア部２に巻回配置され該検出コア部２と各々
の励磁コア部４ａ，４ｂとの直交部６にて検出コア部２
を周方向に対して直交方向に周期的に励磁する励磁コイ
ル５とからなる。

【００１６】また、図１１に示す直流電流センサーは、
センサー部が、環状を形成する軟質磁性材料からなる検
出コア部２と、検出コア部２の対称位置にトロイダル状
に巻回配置される一対の検出コイル３ａ，３ｂと、前記
検出コア部２の周方向に対して直交方向に接続して環状
を形成する軟質磁性材料からなる一対の励磁コア部４
ａ，４ｂと、各々励磁コア部４ａ，４ｂの外側面部に巻
回配置され該検出コア部２と各々の励磁コア部４ａ，４
ｂとの直交部６にて検出コア部２を周方向に対して直交
方向に周期的に励磁する励磁コイル５ａ，５ｂとからな
る。

【００１７】これら図１０及び図１１に示す直流電流セ
ンサーは、ともにセンサー部の全体的な構成が被検出導
線１に対して対称であることから、電磁気的なバランス
が良く、安定した測定を実現できる効果を有する。これ
らの構成においても作動原理が図６に示す直流電流セン
サーと同様であることから、検出コア部２に被検出導線
１と同方向に巻回させた変調コイル４３ａ，４３ｂを配
置し、該変調コイル４３ａ，４３ｂに発生させた交番磁
界を検出コア部２に重畳しながら被検出導線１に流れる
直流電流を測定することによって、検出コア部２を構成
する軟質磁性材料が有する保磁力の影響を低減すること
ができる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】以上に説明したよう
に、本願発明者が先に提案した直流電流センサー（特開
平６−２８１６７４号）によれば、検出コア部を構成す
る軟質磁性材料が有する保磁力の影響を防止することが
でき、微小電流領域での検出も高感度に実現することが
可能となった。しかし、被検出導線に流れる直流電流が
数ｍＡ程度の場合は、必ずしも要求される高感度の検出
を確保することは困難であった。

【００１９】例えば、検出コア部を構成する軟質磁性材
料としてパーマロイＣ（７８Ｎｉ−３．５Ｃｕ−４．５
Ｍｏ−ｂａｌＦｅ）を用い、検出コア部の周方向の長さ
（磁路長）を１００ｍｍとした図１０の直流電流センサ
ーの場合、該パーマロイＣの保磁力（Ｈｃ近似０．０１
Ｏｅ）の影響を防止するためには、変調コイルに少なく
ともピーク値±１００ｍＡ（７０ｍＡｒｍｓ）程度の変
調交流電流を流しながら被検出導線に流れる直流電流を
測定することが必要となる。

【００２０】従って、検出回路は±１００ｍＡ相当の入
力でも電気的に飽和しないように設計する必要があり、
結果として、定格１００ｍＡの電流計で数ｍＡを測定す
ることと同じであり、検出コイルより得た信号から、変
調交流電流に相当する信号と被測定電流に相当する信号
を容易に分離することができず、目的とする測定精度
（感度）を確保することができなくなる。

【００２１】また、高感度の検出回路を使用すると、最
大許容入力が小さいため変調交流電流の信号により検出
回路が電気的に飽和してしまい、被測定電流の信号が入
力されても検出回路からの出力は飽和出力しか得られ
ず、被測定電流の信号を識別することができず、被検出
導線に流れる直流電流の測定自体が困難となる。

【００２２】この発明は、上記の問題を解決することを
目的とするものであり、特に、検出コア部を構成する軟
質磁性材料が有する保磁力の影響を防止するとともに、
数ｍＡ程度の微小電流領域でも高感度の検出を確保する
ことを可能とした直流電流センサーの提供を目的とする
ものである。また、被検出導線に流れる直流電流の測定
時間を短縮し、応答速度の向上を可能とした直流電流セ
ンサーの提供を目的とするものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】この発明は、検出コア部
を構成する軟質磁性材料が有する保磁力の影響を排除し
て、微小電流領域出の検出を可能にするため、種々検討
した結果、一旦検出コア部を保磁力（Ｈｃ）を越える磁
界を付与できる所要の波形を有する着磁パルスにて着磁
した後、変調コイルに連続的に検出コア部の保磁力以下
の範囲で交番磁界を付与する変調交流電流を印加した状
態で、被検出導線に流れる直流電流とを重畳して測定す
ると、完全な脱磁は行なえず不完全な脱磁状態であって
も、着磁後のこれら各々の測定結果に基づいて被検出導
線に流れる直流電流を測定すれば、実質的にヒステリシ
スを消去すると同様な効果が得られることを知見し、完
成したものである。

【００２４】詳述すると、この発明は、前記構成の直流
電流センサーの検出コア部に被検出導線と同方向に巻回
させた変調コイルを配置し、検出コア部の軟質磁性材料
の有する保磁力（Ｈｃ）を越える磁界を付与するため、
定期的又は任意に、正側及び／又は負側の対称又は非対
称の波形を有する単独または種々パターンのいずれかの
着磁パルスを印加した後、該変調コイルに前記の軟質磁
性材料の有する保磁力（Ｈｃ）以下の範囲で交番磁界を
連続的に付与するための変調交流電流を印加して、前記
変調交流電流と被検出導線に流れる直流電流とを重畳し
て測定し、その測定結果に基づいて被検出導線に流れる
真の直流電流を測定するものである。

【００２５】すなわち、本願発明は、環状を形成する軟
質磁性材料からなる検出コア部と、検出コア部にトロイ
ダル状に巻回配置される検出コイルと、前記検出コア部
の周方向の少なくとも一部に周期的に磁気的ギャップを
形成する手段とを具備するセンサー部の内側に被検出導
線を貫通配置してなる直流電流センサーにおいて、前記
検出コア部に被検出導線と同方向に巻回させた変調コイ
ルを有し、少なくとも検出コア部の軟質磁性材料の有す
る保磁力（Ｈｃ）を越える磁界を付与する着磁パルスを
印加した後、該変調コイルに前記の軟質磁性材料の有す
る保磁力（Ｈｃ）以下の範囲で交番磁界を連続的に付与
するための変調交流電流を印加して、前記変調交流電流
と被検出導線に流れる直流電流とを重畳して測定し、そ
の測定結果に基づいて被検出導線に流れる真の直流電流
を測定する手段を有する直流電流センサーである。

【００２６】また、上記の構成において、一つのコイル
で検出コイルと変調コイルの機能を共用したことを特徴
とする直流電流センサー、及びセンサー部が、環状を形
成する軟質磁性材料からなる検出コア部と、検出コア部
にトロイダル状に巻回配置される検出コイルと、前記検
出コア部の周方向に対して直交方向に接続して環状を形
成する軟質磁性材料からなる一対の励磁コア部と、該各
々の励磁コア部または検出コア部に巻回配置され検出コ
ア部と各々の励磁コア部との直交部にて検出コア部を周
方向に対して直交方向に周期的に励磁する励磁コイルと
からなることを特徴とする直流電流センサーを併せて提
案する。

【００２７】

【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、検出コア部及び励磁コア部が環状を形成する軟質
磁性材料からなるとは、軟質磁性材料が所謂リング状に
なっている構成に限定されるのではなく、軟質磁性材料
が電磁気的な閉回路を構成できるように接続されていれ
ば良く、先に説明した図６、図９、図１０、図１１のよ
うに円環状、楕円環状、矩形枠状等種々の構成が採用で
きる。

【００２８】また、検出コア部及び励磁コア部を構成す
る軟質磁性材料としては、通常、磁気特性や加工性等の
観点からパーマロイが好ましいが、その他ケイ素鋼鈑、
アモルファス、電磁軟鉄、ソフトフェライト等の公知の
材料が使用可能である。

【００２９】さらに、本願発明の直流電流センサーにお
いて、検出コア部に被検出導線と同方向に変調コイルを
巻回配置するとは、先に説明した図６、図９、図１０、
図１１に示すように、検出コア部の内側に被検出導線と
同方向に貫通するようにして１ターンの変調コイルを巻
回配置する他、要求される減衰振動電流による脱磁磁界
の強度等に応じて上記と同方向に複数ターンの変調コイ
ルを巻回配置するものであり、特に、複数ターンの場合
は、実質的に検出コイルと同様に検出コア部にトロイダ
ル状に巻回配置することとなる。また、変調コイルと検
出コイルとは実質的に同一場所で同一方向に巻回配置さ
れることから、これらを共用でき、変調コイルと検出コ
イルを一体化した構成を採用しても、この発明の目的を
達成できる。

【００３０】この発明の直流電流センサーの作用を図１
〜図１１に示す一実施例に基づいて説明する。センサー
部の構成は、先に説明した図６、図９〜図１１に示す構
成と同等であってもよい。ここでは、変調コイルに検出
コア部を形成する軟質磁性材料の有する保磁力（Ｈｃ）
以下の範囲で交番磁界を連続的に付与する変調交流電流
を印加するとともに、定期的に該軟質磁性材料の有する
保磁力（Ｈｃ）を越える磁界を付与する正側または負側
の対称な波形を有する着磁パルスを交互に印加し、各々
着磁パルスを印加した後、前記変調交流電流と被検出導
線に流れる直流電流とを重畳して測定し、これら各々の
測定結果の平均値に基づいて被検出導線に流れる直流電
流を測定する手段を説明する。

【００３１】図１は変調コイルに印加する電流と時間の
関係を示し、図２は図１に対応するＢＨカーブ上での移
動状況を示している。被検出導線に被測定電流が流れて
いない状態において、図１に示すように、まず変調コイ
ルにピーク値が検出コア部を構成する軟質磁性材料が有
する保磁力以下の範囲で交番磁界を連続的に付与する変
調交流電流Ａを印加する。また、この変調交流電流Ａ
は、検出回路を電気的に飽和しない範囲で設定すること
が必要である。

【００３２】このような状態において、図１においてＴ
₁の期間だけ検出コア部を構成する軟質磁性材料の有す
る保磁力（Ｈｃ）を越える磁界を付与する正側の着磁パ
ルスＢ₁を印加する。着磁パルスＢ₁印加後も変調交流電
流Ａが連続的に付与されていることから前記この着磁パ
ルスの印加によってＢＨカーブ上での位置はを経由し
てからに移動してマイナーループＱ₁を描く。

【００３３】所定時間経過後に、図１においてＴ₃の期
間だけ前記着磁パルスＢ₁と対称な波形を有する負側の
着磁パルスＢ₂を印加する。着磁パルスＢ₂印加後も変調
交流電流Ａが連続的に付与されていることから前記この
着磁パルスの印加によってＢＨカーブ上での位置はさら
にを経由してからに移動してマイナーループＱ₂を
描く。

【００３４】マイナーループＱ₁とマイナーループＱ₂の
各々中心点は、それぞれ絶対値が等しい残留磁束密度＋
Ｂｒ₁’と−Ｂｒ₂’に相当する。被検出導線に被測定電
流が流れている状態においても、上記の現象は同様に発
生することから、図１においてＴ₂及びＴ₄の期間に変調
交流電流と被検出導線に流れる直流電流とを重畳して測
定し、これら各々の測定結果の平均値を出力することで
結果として、互いの残留磁束密度＋Ｂｒ₁’と−Ｂｒ₂’
が打ち消されオフセット出力がなくなる。

【００３５】なお、正側の着磁パルスＢ₁及び負側の着
磁パルスＢ₂を印加する期間（図１においてＴ₁，Ｔ₃の
期間）は、これらの着磁信号が検出回路に入力されると
検出回路が電気的に飽和してしまうため、検出回路に着
磁信号が入力されないように検出コイルを検出回路から
切り離しておく。変調コイルと検出コイルを共用した構
成でも同様である。上記の着磁が完了した後に検出コイ
ルと検出回路を接続して被検出導線に流れる直流電流の
測定を行なう。

【００３６】以上の構成からなる直流電流センサーにお
いては、ヒステリシスの影響をほぼ完全に防止すること
ができ、目的とする数ｍＡ程度の微小電流領域でも高感
度の検出を確保することができる。また、着磁パルスは
短時間で印加可能なため、被測定時間が短くなり、応答
速度が早くなる。

【００３７】また、図１においては、着磁パルスは正側
と負側の対称な波形を有するパルスを交互に印加した構
成にて説明したが、この構成に限定されるものでない。
すなわち、着磁パルスの電流値が検出コア部を構成する
軟質磁性材料の保磁力（Ｈｃ）を超える磁界を付与でき
れば、その電流値が特定値出なくとも、図２に示すＢＨ
カーブ上の残留磁束密度（＋Ｂｒ，−Ｂｒ）は実質的に
同一となり、正負側対称波形の場合と同様にこの発明の
目的を達成できる。

【００３８】従って、例えば保磁力（Ｈｃ）を越える磁
界を付与できれば、負側の着磁パルスＢ₂波形高さ（電
流値）を正側より高く（大きく）又は低く（小さく）す
ることも可能であり、正負で対称な波形に限定されるも
のでない。変調交流電流は、検出コア部を構成する軟質
磁性材料の保磁力（Ｈｃ）以下の範囲で、交番磁界を付
与することが可能で、かつ計測予定の電流値の範囲内で
検出回路の容量を考慮して適宜選定すればよい。又、期
間は測定可能な時間であれば、精度上で長い時間を設定
する必要はない。特に、高精度の測定を実現するために
は、電流値（ピーク値）の変動が少ない安定した交番磁
界の付与が望まれる。

【００３９】なお、変調交流電流は、着磁パルス印加後
の測定中は連続して印加しておく必要があるが、着磁パ
ルス印加時に同時に印加しておき必要は必ずしもない。
着磁パルス印加前から連続して印加しておいても目的は
達成できるが、付属される電気回路の構成を考慮して印
加手段構成を設定することが望ましい。

【００４０】図３Ａに示す着磁パルスは、図１の正側と
負側に対称な波形を交互に印加したパターンにおいて、
負側の着磁パルスＢ₂を正側に印加したもので、図３Ｂ
に示す着磁パルスは、いずれも負側に印加して２度目の
着磁パルスＢ₂は先のパルスＢ₁の波形高さ（電流値）よ
り高いものを印加している。いずれの着磁パルスも想像
線で示す保磁力（Ｈｃ）を越える磁界を付与できる電流
値を超えるものである。さらに、図３Ａまたは図３Ｂの
着磁パルスＢ₁のみの印加とすることもできる。

【００４１】図１の印加パターンは、軟質磁性材料の特
性のばらつきを定期的に補正でき、測定精度が向上する
利点がある。図３の印加パターンは、測定時間が比較的
短くでき、シーケンスも図１の場合よりも簡単になり、
残留磁束密度の変動による測定出力の零点ドリフトが実
質的になくなる利点がある。また、正側または負側への
単数印加の場合は、測定時間が短く、シーケンスが簡単
で測定器の構成を簡素化、小型化できる利点がある。

【００４２】要するに、軟質磁性材料の保磁力（Ｈｃ）
を越える磁界を付与するパルスを、定期的に正側と負側
に交互に印加、あるいは正側にのみまたは負側にのみ印
加することができ、これらの各測定結果の演算は、交互
印加の場合は平均値を求め、片側印加の場合は残留に相
当する出力を差引演算して出力することが可能である。
さらに定期的でなくとも、正側または負側に単数パルス
を印加でき、例えば、計測の電源投入時、初期設定時や
渦電流でセンサー出力が飽和したことを検知した後に、
単数パルスを印加して前記の片側印加の演算を行い出力
することができる。

【００４３】

【実施例】本願発明の直流電流センサーの効果を確認す
るために図１０に示す構成からなる直流電流センサーを
作成した。センサー部は、０．２ｍｍのパーマロイＣ
（７８Ｎｉ−３．５Ｃｕ−４．５Ｍｏ−ｂａｌＦｅ）薄
板を所定形状に打ち抜きし、折り曲げ加工を施し、各コ
ア部の寸法が、Ｌ＝３０ｍｍ、Ｈ＝１０ｍｍ、Ｗ₁＝２
５ｍｍ、Ｗ₂＝２．５ｍｍとなるように組立て、さら
に、水素ガス雰囲気にて１１００℃で３時間の磁性焼鈍
を施して完成した。

【００４４】また、励磁コイルとして検出コア部の外周
に外径０．３ｍｍのエナメル線を３０ターン巻回配置す
るとともに、検出コイル（変調コイルと共用する）とし
て検出コア部の対称位置に外径０．２ｍｍのエナメル線
を各々６０ターンづつ巻回配置して互いに直列接続し、
これらのコイルを図４のブロック図に示す検出回路に接
続して、この発明による直流電流センサーを完成した。
被検出導線としては、外径８ｍｍのビニール被覆線を検
出コア部の内側に貫通配置した。励磁コイルに印加する
交流電流は、１Ｖｒｍｓ、２５０Ｈｚとした。

【００４５】変調コイル（検出コイル）に連続的に印加
する変調交流電流は、１．２Ｖｒｍｓ、６２．５Ｈｚと
した。さらに、定期的に検出コイル（変調コイル）に印
加する着磁パルスは±１５Ｖであり、印加時間は変調交
流電流の１／２周期分とした。したがって、図１におけ
るＴ₁及びＴ₃の期間は各々約８ｍｓｅｃ、Ｔ₂及びＴ₄の
期間は各々約８０ｍｓｅｃであり、測定を０．２秒以下
で完了することが可能であることが確認できた。なお、
検出回路込みの入・出力特性を図５に示す。図５より、
極めて高感度の測定が可能であることが確認できた。

【００４６】

【発明の効果】上記の実施例からも明らかなように、こ
の発明の直流電流センサーにおいては、検出コイル（変
調コイル）に所定の着磁パルス及び変調交流電流を効果
的に印加することによって、検出コア部を構成する軟質
磁性材料が有する保磁力の影響を防止して高感度の測定
を実現するとともに、測定時間を大幅に短縮することが
可能となり、直流電流センサーの用途を一層拡大するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による直流電流センサーの測定方法の
概略を示す、変調コイルに印加する電流と時間の関係を
示す線グラフである。

【図２】変調コイルに印加する電流と時間の関係を示す
図１に対応するＢＨカーブ上での移動状況を示す線グラ
フである。

【図３】この発明による直流電流センサーの他の測定方
法の概略を示す、変調コイルに印加する電流と時間の関
係を示す線グラフである。

【図４】この発明による直流電流センサーの測定方法に
用いる測定装置の回路図である。

【図５】貫通電流と出力電圧との関係を示すグラフであ
る。

【図６】この発明の直流センサーの基本構成を示す斜視
説明図である。

【図７】変調コイルに変調交流電流を流さず被検出導線
に直流電流を流してコアが励磁された後、該直流電流を
切りその後変調コイルに交流電流を流してマイナールー
プを形成した状態を示す線グラフである。

【図８】被検出導線に直流電流が流れている状態で、変
調コイルに変調交流電流を流して被測定電流に変調用交
流電流を重畳した場合のマイナーループの中心点の移動
状態を示す線グラフである。

【図９】この発明の直流電流センサーの他の実施例の概
要を示す斜視説明図である。

【図１０】この発明の直流電流センサーの他の実施例の
概要を示す斜視説明図である。

【図１１】この発明の直流電流センサーの他の実施例の
概要を示す斜視説明図である。

【符号の説明】

１被検出導線２検出コア部３，３ａ，３ｂ検出コイル４，４ａ，４ｂ励磁コア部５，５ａ，５ｂ励磁コイル６コア直交部４３，４３ａ，４３ｂ変調コイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】環状を形成する軟質磁性材料からなる検
出コア部と、検出コア部にトロイダル状に巻回配置され
る検出コイルと、前記検出コア部の周方向の少なくとも
一部に周期的に磁気的ギャップを形成する手段とを具備
するセンサー部の内側に被検出導線を貫通配置してなる
直流電流センサーにおいて、前記検出コア部に被検出導
線と同方向に巻回させた変調コイルを有し、少なくとも
検出コア部の軟質磁性材料の有する保磁力（Ｈｃ）を越
える磁界を付与する着磁パルスを印加した後、該変調コ
イルに前記の軟質磁性材料の有する保磁力（Ｈｃ）以下
の範囲で交番磁界を連続的に付与するための変調交流電
流を印加して、前記変調交流電流と被検出導線に流れる
直流電流とを重畳して測定し、その測定結果に基づいて
被検出導線に流れる真の直流電流を測定する手段を有す
る直流電流センサー。
【請求項２】一つのコイルで検出コイルと変調コイル
の機能を共用したことを特徴とする請求項１記載の直流
電流センサー。
【請求項３】センサー部が、環状を形成する軟質磁性
材料からなる検出コア部と、検出コア部にトロイダル状
に巻回配置される検出コイルと、前記検出コア部の周方
向に対して直交方向に接続して環状を形成する軟質磁性
材料からなる一対の励磁コア部と、該各々の励磁コア部
または検出コア部に巻回配置され検出コア部と各々の励
磁コア部との直交部にて検出コア部を周方向に対して直
交方向に周期的に励磁する励磁コイルとからなることを
特徴とする請求項１記載の直流電流センサー。