JP2000097973A - 直流電流センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小電流領域から大電流領域までの広範囲に亘
って精度良く直流電流を測定することができる直流電流
センサを提供する。 【解決手段】 コア１３に形成されたギャップ１１に挿
入されたホール素子１５は、貫通電流（Ｉ₀＋α）によ
り発生した磁束（φ₀＋φα）に応じた電圧を出力す
る。コア１３にオフセットコイル２１が巻数Ｎ₀巻回さ
れ、オフセットコイル電流制御回路２９は、オフセット
コイル２１に所定の制御電流ｉ₀（＝Ｉ₀／Ｎ₀）を流す
ため、オフセット貫通電流Ｉ₀により発生した磁束φ₀を
打ち消して、オフセット幅Ｉ₀をオフセットする。ホー
ル素子１５から磁束φαに比例した電圧を取り出して増
幅器１９により増幅して出力電圧Ｅ₀を得るため、出力
電圧Ｅ₀により貫通電流αを求めることができる。オフ
セット貫通電流Ｉ₀は、既知であるから、貫通電流（Ｉ₀
＋α）を精度良く測定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、小電流領域から大
電流領域までの広範囲に亘って精度良く直流電流を測定
することができる直流電流センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】ホール素子を用いて直流電流を測定する
直流電流センサが従来より知られている。従来のこの種
の直流電流センサの概略構成図を図５に示す。

【０００３】図５に示す直流電流センサにおいて、幅ａ
のギャップ１１１を有するリング状のコア１１３に貫通
電流Ｉ₀を流すと、コア１１３内部に磁束が発生する。
コア１１３のギャップ１１１に発生する磁束密度Ｂ（単
位はテスラ）は、コア１１３の材質や形状によって決定
される定数をμ₀とすると、（１）式で表される。

【０００４】Ｂ＝Ｉ₀（μ₀／ａ） …（１） すなわち、磁束密度Ｂは、ほぼ貫通電流に比例し、磁路
材料の磁気飽和点までは、（１）式の関係を維持する。

【０００５】そして、ギャップ１１１にホール素子１１
５を挿入し、このホール素子１１５へ定電流回路１１７
から一定電流を流すことにより、ホール素子１１５の両
端から磁束密度に比例した電圧が得られる。この電圧を
増幅器１１９で増幅して出力電圧Ｅ₀を得る。この出力
電圧Ｅ₀は、磁束密度に比例し、磁束密度は、（１）式
に示すように貫通電流に比例するため、出力電圧を求め
ることで、貫通電流を測定することができる。

【０００６】図６に図５に示す従来の直流電流センサの
出力電圧対貫通電流特性を示す。図６に示すように、出
力電圧Ｅ₀に対して貫通電流ｌ₀が直線的に（リニア）に
変化している。しかし、磁気飽和点における飽和磁束密
度の関係から、この直流電流センサの最大貫通電流のリ
ニアな範囲は、例えば、５００Ａ程度となる。

【０００７】次に、図７に従来のサーボ式直流電流セン
サの概略構成図を示す。図７に示すサーボ式直流電流セ
ンサは、図５に示す直流電流センサよりも特性が優れて
いる。このサーボ式直流電流センサにおいて、ギャップ
１１１を有するリング状のコア１１３に貫通電流Ｉ₀を
流すと、コア１１３内部に磁束が発生する。

【０００８】そして、ギャップ１１１にホール素子１１
５を挿入し、このホール素子１１５へ抵抗１３１から一
定電流を流すことにより、ホール素子１１５の両端から
磁束密度に比例した電圧が得られる。

【０００９】この電圧を誤差増幅器１３５で増幅して誤
差電圧を得て、この誤差電圧をトランジスタ１３７，１
３９で構成されるプシュプル回路で増幅して誤差信号を
得る。そして、この誤差信号に比例した電流ｉｆをフィ
ードバックコイル１４１に流すことによって、コア１１
３内部の磁束密度を零に保つようにする。

【００１０】ここで、フィードバックコイル１４１の巻
数をＮｆとすれば、（２）式が成立する。

【００１１】Ｉ₀＝ｉｆ・Ｎｆ …（２） このとき、負荷抵抗１４３（抵抗値ＲＬ）に電流ｉｆが
流れるため、抵抗１４３の両端電圧、すなわち出力電圧
Ｅ₀は、（３）式で表される。

【００１２】 Ｅ₀＝ｉｆ・ＲＬ＝（Ｉ₀／Ｎｆ）・ＲＬ …（３）

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示す従来の直流電流センサや図７に示すサーボ式直流電
流センサにあっては、貫通電流が大電流、例えば、１０
００Ａとなった場合には、磁気飽和点における飽和磁束
密度の関係から、貫通電流に対して出力電圧がリニアに
変化せずに飽和してしまう。

【００１４】すなわち、感度（Ｅ₀／ｌ₀）が悪化してし
まうことになる。このため、従来の直流電流センサにあ
っては、大電流領域に対しては、直流電流を精度良く測
定することができないという課題を有していた。

【００１５】本発明は、小電流領域から大電流領域まで
の広範囲に亘って精度良く直流電流を測定することがで
きる直流電流センサを提供することを課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために以下の構成とした。請求項１の発明は、略円
環形状の磁性材料からなり、ギャップが形成されるとと
もに貫通穴に第１の電流とこの第１の電流よりも小さい
第２の電流との合計電流からなる貫通電流が流れるコア
と、このコアに形成された前記ギャップに挿入され、前
記貫通電流により発生した磁束に応じた電圧を出力する
磁電変換手段と、この磁電変換手段により得られた電圧
を増幅して前記貫通電流に応じた出力電圧を得る電圧増
幅手段と、前記コアに第１の巻数分巻回されたオフセッ
トコイルと、前記第１の電流により発生した第１の磁束
を打ち消すために前記オフセットコイルに所定のオフセ
ット制御電流を流すオフセットコイル電流制御手段とを
備えることを特徴とする。

【００１７】請求項１の発明によれば、コアに形成され
たギャップに挿入された磁電変換手段は、貫通電流によ
り発生した磁束に応じた電圧を出力する。コアにオフセ
ットコイルが第１の巻数分巻回され、オフセットコイル
電流制御手段は、オフセットコイルに所定のオフセット
制御電流を流すため、第１の電流により発生した第１の
磁束を打ち消して、オフセット幅である第１の電流をオ
フセットする。

【００１８】磁電変換手段から第２の磁束に比例した電
圧を取り出して電圧増幅手段により増幅して出力電圧を
得るため、出力電圧により第２の電流を求めることがで
きる。このため、小電流領域から大電流領域までの広範
囲に亘って精度良く直流電流を測定することができる。

【００１９】請求項２の発明は、略円環形状の磁性材料
からなり、ギャップが形成されるとともに、貫通穴に第
１の電流とこの第１の電流よりも小さい第２の電流との
合計電流からなる貫通電流が流れるコアと、このコアに
形成された前記ギャップに挿入され、前記貫通電流によ
り発生した磁束に応じた電圧を出力する磁電変換手段
と、この磁電変換手段により得られた電圧を増幅する電
圧増幅手段と、前記コアに第１の巻数分巻回されたオフ
セットコイルと、前記第１の電流により発生した第１の
磁束を打ち消すために前記オフセットコイルに所定のオ
フセット制御電流を流すオフセットコイル電流制御手段
と、前記コアに第２の巻数分巻回されたフィードバック
コイルと、前記第２の電流により発生した第２の磁束を
打ち消すために前記フィードバックコイルに、前記電圧
増幅手段で得られた電圧に比例したフィードバック制御
電流を流すフィードバックコイル電流制御手段と、前記
フィードバックコイルに接続され、前記第２の電流に応
じた出力電圧を取り出す負荷抵抗とを備えることを特徴
とする。

【００２０】請求項２の発明によれば、オフセットコイ
ル電流制御手段は、オフセットコイルに所定のオフセッ
ト制御電流を流すため、第１の電流により発生した第１
の磁束を打ち消して、オフセット幅である第１の電流を
オフセットする。

【００２１】また、フィードバックコイル電流制御手段
は、コアに第２の巻数分巻回されたフィードバックコイ
ルに、電圧増幅手段で得られた電圧に比例したフィード
バック制御電流を流すため、第２の電流により発生した
第２の磁束を打ち消す。また、負荷抵抗にフィードバッ
ク制御電流が流れ、負荷抵抗から第２の電流に応じた出
力電圧を取り出すことができるため、出力電圧により第
２の電流を求めることができる。このため、小電流領域
から大電流領域までの広範囲に亘って精度良く直流電流
を測定することができる。

【００２２】請求項３の発明のように、前記オフセット
コイル電流制御手段は、前記第１の電流値を前記第１の
巻数値で除算して得られた値を前記所定のオフセット制
御電流値として流すことを特徴とする。

【００２３】請求項３の発明によれば、オフセットコイ
ル電流制御手段は、第１の電流値を第１の巻数値で除算
して得られた値を所定のオフセット制御電流値として流
すため、オフセットコイル全体では、第１の電流に相当
する電流が流れることになり、第１の電流により発生し
た第１の磁束を打ち消すことができる。

【００２４】請求項４の発明のように、前記フィードバ
ックコイル電流制御手段は、前記第２の電流値を前記第
２の巻数値で除算して得られた値を前記フィードバック
制御電流値として流すことを特徴とする。

【００２５】請求項４の発明によれば、フィードバック
コイル電流制御手段は、第２の電流値を第２の巻数値で
除算して得られた値をフィードバック制御電流値として
流すため、フィードバックコイル全体では、第２の電流
に相当する電流が流れることになり、第２の電流により
発生した第２の磁束を打ち消すことができる。

【００２６】請求項５の発明のように、前記第１の電流
は、別に設けられた直流電流センサによって予め測定さ
れていることを特徴とする。

【００２７】請求項５の発明によれば、第１の電流が、
別に設けられた直流電流センサによって予め測定されて
いるため、第１の電流と第２の電流とを合計した貫通電
流を測定することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の直流電流センサの
実施の形態を図面を参照して説明する。

【００２９】＜第１の実施の形態＞図１に本発明の第１
の実施の形態に係る直流電流センサの概略構成図を示
す。図１に示す直流電流センサにおいて、略円環形状の
コア１３は、高透磁率材料からなるパーマロイ、フェラ
イト等の磁性体であり、このコア１３には幅ａのギャッ
プ１１が形成されている。このギャップ１１には磁電変
換素子としてのホール素子１５が挿入されている。

【００３０】コア１３の貫通穴１４には貫通電流が流れ
るようになっていて、この貫通電流により発生した磁束
がホール素子１５を貫くようになっている。定電流回路
１７は、ホール素子１５に一定電流を流す。

【００３１】ホール素子１５は、定電流回路１７からの
一定電流により動作し、貫通電流により発生した磁束に
比例した電圧を出力する。増幅器１９は、非反転入力端
子（＋）及び反転入力端子（−）を有し、非反転入力端
子（＋）から入力されたホール素子１５の電圧を増幅し
て出力電圧Ｅ₀を得る。なお、反転入力端子（−）は、
接地されている。

【００３２】また、コア１３の一次側には巻数Ｎ₀のオ
フセットコイル２１が巻回されており、このオフセット
コイル２１の一端は抵抗２３の一端に接続され、抵抗２
３の他端は接地されている。

【００３３】オフセットコイル２１の他端は、ｎｐｎ型
の第１のトランジスタ２５のエミッタ及びｐｎｐ型の第
２のトランジスタ２７のエミッタに接続されている。第
１のトランジスタ２５と第２のトランジスタ２７とによ
りプシュプル回路を構成している。このプシュプル回路
は、電流信号の歪みを低減するとともに電流を増幅す
る。

【００３４】第１のトランジスタ２５のコレクタには電
源Ｖ＋が供給され、第２のトランジスタ２７のコレクタ
には電源Ｖ−が供給されている。第１のトランジスタ２
５のベース及び第２のトランジスタ２７のベースは、共
通接続され、第１のトランジスタ２５のエミッタ及び第
２のトランジスタ２７のエミッタも共通接続されてい
る。

【００３５】第１のトランジスタ２５のベース及び第２
のトランジスタ２７のベースには、オフセットコイル電
流制御回路２９の出力側が接続されている。このオフセ
ットコイル電流制御回路２９は、プシュプル回路を介し
てオフセットコイル２１に所定の制御電流ｉ₀を流すよ
うに制御する。この所定の制御電流ｉ₀は、オフセット
すべきオフセット貫通電流（オフセット幅ともいう。）
Ｉ₀をオフセットコイル２１の巻数Ｎ₀で除算して得られ
た値である。

【００３６】次に、このように構成された第１の実施の
形態の直流電流センサの動作を説明する。ここでは、直
流電流センサの貫通穴１４に、オフセット貫通電流Ｉ₀
と貫通電流αとの総和である貫通電流（Ｉ₀＋α）が流
れるものとし、貫通電流αを求める場合について説明す
る。なお、貫通電流αは、オフセット貫通電流Ｉ₀より
も十分に小さい値とする。

【００３７】まず、オフセットコイル２１に制御電流ｉ
₀を流さない場合における貫通電流の測定範囲Ｉｗは、
−β＜Ｉｗ＜βである。また、貫通電流αが−β＜α＜
βの範囲内で精度良く測定可能な値であったとする。図
２に第１の実施の形態の直流電流センサのオフセット幅
が零の時の出力電圧対貫通電流特性を示す。

【００３８】図２に示すようにオフセット幅Ｉ₀が零で
ある場合（Ｉ₀＝ｉ₀・Ｎ₀）、すなわち、制御電流ｉ₀が
零である場合には、出力電圧が−Ｅ₀から＋Ｅ₀に対し
て、貫通電流の測定範囲は、−β＜Ｉｗ＜βの範囲とな
る。この測定範囲内において、感度Ｅ₀／Ｉ₀は、一定値
となり、変化しない。

【００３９】また、貫通穴１４に貫通電流（Ｉ₀＋α）
が流れると、貫通電流（Ｉ₀＋α）に比例した磁束（φ₀
＋φα）がコア１３内に時計方向に発生する。

【００４０】次に、オフセットコイル電流制御回路２９
は、プシュプル回路を介してオフセットコイル２１に
（４）式が成立するような制御電流ｉ₀を流す。なお、
オフセット貫通電流Ｉ₀は、例えば、別の直流電流セン
サにより測定され、既知であるものとする。

【００４１】Ｉ₀＝ｉ₀・Ｎ₀ …（４） すなわち、オフセットコイル２１は、巻数Ｎ₀を持つた
め、オフセットコイル２１に電流Ｉ₀が流れることにな
り、この電流Ｉ₀により磁束φ₀がコア１３内に反時計方
向に発生する。

【００４２】このため、オフセット貫通電流Ｉ₀によっ
てコア１３内に時計方向に発生した磁束φ₀を打ち消す
ことができる。このため、コア１３内に発生した磁束φ
αのみが、ホール素子１５を貫く。

【００４３】そして、ホール素子１５から磁束φαに比
例した電圧を取り出し、取り出された電圧を増幅器１９
により増幅して出力電圧Ｅ₀を得る。この出力電圧Ｅ
₀は、貫通電流αに比例した電圧であり、この出力電圧
Ｅ₀により貫通電流αを求めることができる。また、オ
フセット貫通電流Ｉ₀は、別の電流センサにより測定さ
れた既知の値であるから、貫通電流（Ｉ₀＋α）を精度
良く測定することができる。

【００４４】なお、オフセット貫通電流Ｉ₀は、別の電
流センサにより測定してもよいが、例えば、負荷の使用
状況等から予測するようにしてもよい。

【００４５】ここで、図３に第１の実施の形態の直流電
流センサのオフセット幅がｌ₀の時の出力電圧対貫通電
流特性を示す。オフセットコイル２１に制御電流ｉ₀を
流した場合には、図３に示すように、オフセット幅がＩ
₀となり、このオフセット幅Ｉ₀を基準（原点）として、
出力電圧−Ｅ₀から出力電圧＋Ｅ₀までの電圧範囲におい
て、貫通電流の測定範囲がＩ₀−β＜Ｉｗ＜Ｉ₀＋βと変
化している。

【００４６】図３に示す特性を図２に示す特性と比較す
ると、貫通電流の測定範囲がオフセット幅Ｉ₀だけ上昇
している。すなわち、図２と図３とからわかるように、
オフセット幅ｌ₀によって測定範囲を大電流領域まで変
動させることができる。また、オフセット幅Ｉ₀を基準
として、電圧範囲２Ｅ₀に対して貫通電流の測定範囲は
２βであるから、測定範囲内において感度を一定値とす
ることができる。

【００４７】実際の貫通電流の測定では、まず、コア１
３に巻回されたオフセットコイル２１に所定の制御電流
を流し、コア１３内の磁束φ₀を打ち消すことで、オフ
セット幅Ｉ₀をオフセットし、貫通電流αを求める。こ
のため、測定範囲内において感度が変化しなくなるか
ら、小電流領域から大電流領域まで精度良く貫通電流を
測定することができる。

【００４８】＜第２の実施の形態＞次に、本発明の第２
の実施の形態の直流電流センサについて説明する。図４
に本発明の第２の実施の形態の直流電流センサの概略構
成図を示す。図４に示す第２の実施の形態の直流電流セ
ンサは、サーボ式直流電流センサであり、このサーボ式
直流電流センサがオフセットコイル２１、オフセットコ
イル電流制御回路２９等を有していることを特徴とす
る。

【００４９】図４において、コア１３のギャップ１１に
挿入されたホール素子１５には抵抗３１を介して電源Ｖ
＋が供給され、抵抗３１の一端にはツェナーダイオード
３３のカソードが接続され、このツェナーダイオード３
３のアノードは、接地されている。

【００５０】ホール素子１５は、抵抗３１を介する電源
Ｖ＋による一定電流により動作し、貫通穴１４に流れる
貫通電流により発生した磁束に比例した電圧を出力す
る。誤差増幅器３５は、非反転入力端子（＋）及び反転
入力端子（−）を有し、反転入力端子（−）から入力さ
れたホール素子１５の電圧を増幅して誤差電圧を得る。
非反転入力端子（＋）は、接地されている。

【００５１】誤差増幅器３５の出力端は、ｎｐｎ型の第
３のトランジスタ３７のベース及びｐｎｐ型の第４のト
ランジスタ３９のベースに接続されている。第３のトラ
ンジスタ３７と第４のトランジスタ３９とによりプシュ
プル回路を構成している。

【００５２】第３のトランジスタ３７のコレクタには電
源Ｖ＋が供給され、第４のトランジスタ３９のコレクタ
には電源Ｖ−が供給されている。第３のトランジスタ３
７のエミッタ及び第４のトランジスタ３９のエミッタ
は、フィードバックコイル４１の一端に接続されてい
る。

【００５３】巻数Ｎｆを持つフィードバックコイル４１
は、コア１３の二次側に巻回されており、フィードバッ
クコイル４１の他端には抵抗４３の一端が接続され、抵
抗４３の他端は接地されている。抵抗４３の一端から出
力電圧Ｅ₀を取り出すようになっている。

【００５４】さらに、サーボ式直流電流センサは、オフ
セットコイル２１、抵抗２３、オフセットコイル電流制
御回路２９、第１のトランジスタ２５及び第２のトラン
ジスタ２７からなるプシュプル回路を有している。これ
らについては、第１の実施の形態の直流電流センサで既
に説明したので、ここでは、その詳細な説明は省略する
ものとする。

【００５５】次に、このように構成された第２の実施の
形態の直流電流センサの動作を説明する。ここでは、直
流電流センサの貫通穴１４に、貫通電流（Ｉ₀＋α）が
流れるものとし、貫通電流αを求める場合について説明
する。なお、貫通電流αは、オフセット貫通電流Ｉ₀よ
りも十分に小さい値とする。

【００５６】まず、オフセットコイル２１に制御電流ｉ
₀を流さない場合における貫通電流の測定範囲Ｉｗは、
−β＜Ｉｗ＜βである。また、貫通電流αが−β＜α＜
βの範囲内で精度良く測定可能な値であったとする。

【００５７】図２に示すようにオフセット幅Ｉ₀が零で
ある場合には、出力電圧が−Ｅ₀から＋Ｅ₀に対して、貫
通電流の測定範囲は、−β＜Ｉｗ＜βの範囲となる。こ
の測定範囲内において、感度Ｅ₀／Ｉ₀は、一定値とな
り、変化しない。

【００５８】また、貫通穴１４に貫通電流（Ｉ₀＋α）
が流れると、貫通電流（Ｉ₀＋α）に比例した磁束（φ₀
＋φα）がコア１３内に時計方向に発生する。

【００５９】次に、オフセットコイル電流制御回路２９
は、プシュプル回路を介してオフセットコイル２１に
（４）式が成立するような制御電流ｉ₀を流す。なお、
オフセット貫通電流Ｉ₀は、例えば、別の直流電流セン
サにより測定され、既知であるものとする。

【００６０】すなわち、オフセットコイル２１は、巻数
Ｎ₀を持つため、オフセットコイル２１に電流Ｉ₀が流れ
ることになり、この電流Ｉ₀により磁束φ₀がコア１３内
に反時計方向に発生する。

【００６１】このため、オフセット貫通電流Ｉ₀によっ
てコア１３内に時計方向に発生した磁束φ₀を打ち消す
ことができる。

【００６２】また、コア１３内に発生した磁束φαのみ
が、ホール素子１５を貫く。そして、ホール素子１５か
ら磁束φαに比例した電圧を取り出し、取り出された電
圧を誤差増幅器３５により増幅して誤差電圧を得る。こ
の誤差電圧は、第３のトランジスタ３７及び第４のトラ
ンジスタ３９からなるプシュプル回路により増幅され
て、増幅された電流ｉｆが、フィードバックコイル４１
を介して抵抗４３に流れる。この場合、フィードバック
コイル４１に（５）式が成立するような電流ｉｆを流
す。

【００６３】α＝ｉｆ・Ｎｆ …（５） すなわち、フィードバックコイル４１は、巻数Ｎｆを持
つため、フィードバックコイル４１に電流αが流れるこ
とになり、この電流αにより磁束φαがコア１３内に反
時計方向に発生する。この電流αによってコア１３内に
発生した磁束φαを打ち消すことができる。

【００６４】また、電流ｉｆがフィードバックコイル４
１を介して抵抗４３に流れるため、（６）式が成立す
る。

【００６５】 Ｅ₀＝ｉｆ・ＲＬ＝（α／Ｎｆ）・ＲＬ …（６） ＲＬは、抵抗４３の抵抗値である。出力電圧Ｅ₀は、貫
通電流αに比例した電圧であり、この出力電圧Ｅ₀によ
り貫通電流αを求めることができる。また、オフセット
貫通電流Ｉ₀は、別の電流センサにより測定された既知
の値であるから、貫通電流（Ｉ₀＋α）を精度良く測定
することができる。

【００６６】なお、オフセット貫通電流Ｉ₀は、別の電
流センサにより測定してもよいが、例えば、負荷の使用
状況等から予測するようにしてもよい。

【００６７】このように、オフセットコイル２１に制御
電流ｉ₀を流した場合には、図３に示すように、オフセ
ット幅がＩ₀となり、このオフセット幅Ｉ₀を基準（原
点）として、出力電圧−Ｅ₀から出力電圧＋Ｅ₀までの電
圧範囲において、貫通電流の測定範囲がＩ₀−β＜Ｉｗ
＜Ｉ₀＋βと変化する。

【００６８】すなわち、オフセット幅ｌ₀によって測定
範囲を大電流領域まで変動させることができる。また、
オフセット幅Ｉ₀を基準として、電圧範囲２Ｅ₀に対して
貫通電流の測定範囲は２βであるから、測定範囲内にお
いて感度を一定値とすることができる。

【００６９】実際の貫通電流の測定では、まず、コア１
３に巻回されたオフセットコイル２１に所定の制御電流
ｉ₀を流し、コア１３内の磁束φ₀を打ち消すことで、オ
フセット幅Ｉ₀をオフセットする。

【００７０】そして、コア１３に巻回されたフィードバ
ックコイル４１に電流ｉｆを流し、コア１３内の磁束φ
αを打ち消し、抵抗４３から得られる出力電圧Ｅ₀を測
定することで、貫通電流αを求めることができる。

【００７１】このため、測定範囲内において感度が変化
しなくなるから、小電流領域から大電流領域まで精度良
く貫通電流を測定することができる。また、サーボ式直
流電流センサを用いているため、出力電圧は、フィード
バックコイル４１の巻数と抵抗４３とによって決定され
るため、感度に対して温度特性を無視できる。また、コ
ア１３の磁束密度は、零付近に保たれ、磁束の変化がな
いために高周波特性に優れているという効果を奏する。

【００７２】なお、本発明は、前述した実施の形態に限
定されるものではなく、このほか本発明の技術的思想を
逸脱しない範囲で種々変形して実施可能であるのは勿論
である。

【００７３】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、コアに形成さ
れたギャップに挿入された磁電変換手段は、貫通電流に
より発生した磁束に応じた電圧を出力する。コアにオフ
セットコイルが第１の巻数分巻回され、オフセットコイ
ル電流制御手段は、オフセットコイルに所定のオフセッ
ト制御電流を流すため、第１の電流により発生した第１
の磁束を打ち消して、オフセット幅である第１の電流を
オフセットする。

【００７４】磁電変換手段から第２の磁束に比例した電
圧を取り出して電圧増幅手段により増幅して出力電圧を
得るため、出力電圧により第２の電流を求めることがで
きる。このため、小電流領域から大電流領域までの広範
囲に亘って精度良く直流電流を測定することができる。

【００７５】請求項２の発明によれば、オフセットコイ
ル電流制御手段は、オフセットコイルに所定のオフセッ
ト制御電流を流すため、第１の電流により発生した第１
の磁束を打ち消して、オフセット幅である第１の電流を
オフセットする。

【００７６】また、フィードバックコイル電流制御手段
は、コアに第２の巻数分巻回されたフィードバックコイ
ルに、電圧増幅手段で得られた電圧に比例したフィード
バック制御電流を流すため、第２の電流により発生した
第２の磁束を打ち消す。また、負荷抵抗にフィードバッ
ク制御電流が流れ、負荷抵抗から第２の電流に応じた出
力電圧を取り出すことができるため、出力電圧により第
２の電流を求めることができる。このため、小電流領域
から大電流領域までの広範囲に亘って精度良く直流電流
を測定することができる。

【００７７】請求項３の発明によれば、オフセットコイ
ル電流制御手段は、第１の電流値を第１の巻数値で除算
して得られた値を所定のオフセット制御電流値として流
すため、オフセットコイル全体では、第１の電流に相当
する電流が流れることになり、第１の電流により発生し
た第１の磁束を打ち消すことができる。

【００７８】請求項４の発明によれば、フィードバック
コイル電流制御手段は、第２の電流値を第２の巻数値で
除算して得られた値をフィードバック制御電流値として
流すため、フィードバックコイル全体では、第２の電流
に相当する電流が流れることになり、第２の電流により
発生した第２の磁束を打ち消すことができる。

【００７９】請求項５の発明によれば、第１の電流が、
別に設けられた直流電流センサによって予め測定されて
いるため、第１の電流と第２の電流とを合計した貫通電
流を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る直流電流セン
サの概略構成図である。

【図２】第１の実施の形態の直流電流センサのオフセッ
ト幅が零の時の出力電圧対貫通電流特性を示す図であ
る。

【図３】第１の実施の形態の直流電流センサのオフセッ
ト幅がｌ₀の時の出力電圧対貫通電流特性を示す図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る直流電流セン
サの概略構成図である。

【図５】従来の直流電流センサの概略構成図である。

【図６】図５に示す従来の直流電流センサの出力電圧対
貫通電流特性を示す図である。

【図７】従来のサーボ式直流電流センサの概略構成図で
ある。

【符号の説明】

１１ ギャップ １３ コア １４ 貫通穴 １５ ホール素子 １７ 定電流回路 １９ 増幅器 ２１ オフセットコイル ２３，３１，４３ 抵抗 ２５ 第１のトランジスタ ２７ 第２のトランジスタ ２９ オフセットコイル電流制御回路 ３３ ツェナーダイオード ３５ 誤差増幅器 ３７ 第３のトランジスタ ３９ 第４のトランジスタ ４１ フィードバックコイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G025 AA14 AB02 AB15 2G035 AA01 AA17 AB01 AD02 AD08 AD10 AD18 AD19 AD20 AD66 5E081 AA14 AA18 BB03 DD06 DD11 GG05

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略円環形状の磁性材料からなり、ギャッ
   プが形成されるとともに、貫通穴に第１の電流とこの第
   １の電流よりも小さい第２の電流との合計電流からなる
   貫通電流が流れるコアと、 このコアに形成された前記ギャップに挿入され、前記貫
   通電流により発生した磁束に応じた電圧を出力する磁電
   変換手段と、 この磁電変換手段により得られた電圧を増幅して前記貫
   通電流に応じた出力電圧を得る電圧増幅手段と、 前記コアに第１の巻数分巻回されたオフセットコイル
   と、 前記第１の電流により発生した第１の磁束を打ち消すた
   めに前記オフセットコイルに所定のオフセット制御電流
   を流すオフセットコイル電流制御手段と、を備えること
   を特徴とする直流電流センサ。
2. 【請求項２】 略円環形状の磁性材料からなり、ギャッ
   プが形成されるとともに、貫通穴に第１の電流とこの第
   １の電流よりも小さい第２の電流との合計電流からなる
   貫通電流が流れるコアと、 このコアに形成された前記ギャップに挿入され、前記貫
   通電流により発生した磁束に応じた電圧を出力する磁電
   変換手段と、 この磁電変換手段により得られた電圧を増幅する電圧増
   幅手段と、 前記コアに第１の巻数分巻回されたオフセットコイル
   と、 前記第１の電流により発生した第１の磁束を打ち消すた
   めに前記オフセットコイルに所定のオフセット制御電流
   を流すオフセットコイル電流制御手段と、 前記コアに第２の巻数分巻回されたフィードバックコイ
   ルと、 前記第２の電流により発生した第２の磁束を打ち消すた
   めに前記フィードバックコイルに、前記電圧増幅手段で
   得られた電圧に比例したフィードバック制御電流を流す
   フィードバックコイル電流制御手段と、 前記フィードバックコイルに接続され、前記第２の電流
   に応じた出力電圧を取り出す負荷抵抗と、を備えること
   を特徴とする直流電流センサ。
3. 【請求項３】 前記オフセットコイル電流制御手段は、
   前記第１の電流値を前記第１の巻数値で除算して得られ
   た値を前記所定のオフセット制御電流値として流すこと
   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。
4. 【請求項４】 前記フィードバックコイル電流制御手段
   は、前記第２の電流値を前記第２の巻数値で除算して得
   られた値を前記フィードバック制御電流値として流すこ
   とを特徴とする請求項２記載の直流電流センサ。
5. 【請求項５】 前記第１の電流は、別に設けられた直流
   電流センサによって予め測定されていることを特徴とす
   る請求項１または請求項２記載の直流電流センサ。