JP2002523751A - 電流を電位差の発生なしに測定する方法及び電位差の発生のない電流測定装置 - Google Patents
電流を電位差の発生なしに測定する方法及び電位差の発生のない電流測定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
外部の均一な雑音場が測定に影響しないように、磁場勾配が、例えば電位差の発生しない電流測定時に大容量のフェライトコアなしに生成される。従来では、これらの磁場勾配は、主にＵ型の主導体によって生成される。本発明の課題は、Ｕ型の導体に大電流を通電させることを不要にすること、及び直線状の１本の導体によって１つの又は多数の磁場勾配を生成する装置と方法を提供することにある。この目的のために、偶数の主導体（３）がそれぞれ、その測定地点に磁場勾配を生成する１つの中抜部つまり１本の溝又は１本のスリット（８）を有する。磁力線 (７) が、この中抜部の内部又はその周囲で変化する。特に均一な雑音場のその測定への影響が、例えば減算のような簡単な数学的手段で最少になるように、その変化は、１つの若しくは多数のグラジオメータ又は複数の絶対場測定装置の配置を位置決めすることを可能にする。
Description
【０００１】 本発明は、磁場測定地点に形成された１本の直線状の導体によって１つの又は
多数の磁場勾配を生成する装置と方法に関する。
多数の磁場勾配を生成する装置と方法に関する。
【０００２】 この又はこれらの発生磁場勾配は、言及したこの磁場測定地点に特に直線状に
形成されたこの導体中の電流を電位差の発生しない(potentialfrei) 測定にとり
わけ利用されるべきである。 ホール効果を利用してその電流の磁場をたどることによって電位差の発生なし
に電流を測定することが公知である(Proceedings PCIM 香港, 1997年10月号, 第
129 頁〜) 。確かに、現在一般に市販のホール変換器は、比較的高価であり、特
に大電流の測定時に磁束をその都度の変換器の磁場感知領域に向けて集中させる
ための大容量の鉄心又はフェライトコアも必要とする（図１）。
形成されたこの導体中の電流を電位差の発生しない(potentialfrei) 測定にとり
わけ利用されるべきである。 ホール効果を利用してその電流の磁場をたどることによって電位差の発生なし
に電流を測定することが公知である(Proceedings PCIM 香港, 1997年10月号, 第
129 頁〜) 。確かに、現在一般に市販のホール変換器は、比較的高価であり、特
に大電流の測定時に磁束をその都度の変換器の磁場感知領域に向けて集中させる
ための大容量の鉄心又はフェライトコアも必要とする（図１）。
【０００３】 言及した一般に市販のホール変換器の磁場感度が微弱であることに起因するこ
の状況は、感知するホール変換器その他の磁場測定装置の発展をもたらした。 すなわち、ほんの数平方ミリメートルの大きさのシリコン基板上に磁場感知層
と磁束集中器(Flusskonzentratoren) との双方を有する装置が、ホール変換器又
はホールセンサの分野で公知である[EPFL/Sentron, Higly Sensitive Hall Sens
or, Auslage Hannover Messe Industrie, 1998 und H. Blanchard et al, Cylin
drical Hall Device, Proc. International Electron Devices Meeting (IEDM '
96), San Francisco, USA, Dec. 8-11, 1996] 。
の状況は、感知するホール変換器その他の磁場測定装置の発展をもたらした。 すなわち、ほんの数平方ミリメートルの大きさのシリコン基板上に磁場感知層
と磁束集中器(Flusskonzentratoren) との双方を有する装置が、ホール変換器又
はホールセンサの分野で公知である[EPFL/Sentron, Higly Sensitive Hall Sens
or, Auslage Hannover Messe Industrie, 1998 und H. Blanchard et al, Cylin
drical Hall Device, Proc. International Electron Devices Meeting (IEDM '
96), San Francisco, USA, Dec. 8-11, 1996] 。
【０００４】 さらに、鉄心又はフェライトコアなしでもその感度の故に電位差の発生しない
電流測定に適しているその他の多数の磁場測定方法が提唱されている。 すなわち、異方性の磁気抵抗効果（ＡＭＲ）(Magnetoresistive Sensoren III
, Abschlussbericht des Verbundprojektes IMOMAG, BMFT-Foerderkennzeichen
13 MV 0109 - 0120, Kapitel 6.1, Magnetfeldsensor mit integrierter Kompen
sations-leitung MSK 6)や大きな磁気抵抗効果（ＧＭＲ）(Magnetoresistive Se
nsoren IV, Symposium und Statusseminar am 11. und 12. Maerz 1997 in Wetz
lar, Kapitel（章）“MR-Sensoren mit Giantwiderstandsmaterialien: Potenze
n und Probleme")のような、磁気抵抗効果に基づいて作動し得る磁場測定装置が
かなり以前から公知である。 さらに、将来的には、このようなセンサ系を大きな磁気抵抗効果（ＣＭＲ）に
基づいて製作することも可能であると考えられる（同章第７，８頁）。
電流測定に適しているその他の多数の磁場測定方法が提唱されている。 すなわち、異方性の磁気抵抗効果（ＡＭＲ）(Magnetoresistive Sensoren III
, Abschlussbericht des Verbundprojektes IMOMAG, BMFT-Foerderkennzeichen
13 MV 0109 - 0120, Kapitel 6.1, Magnetfeldsensor mit integrierter Kompen
sations-leitung MSK 6)や大きな磁気抵抗効果（ＧＭＲ）(Magnetoresistive Se
nsoren IV, Symposium und Statusseminar am 11. und 12. Maerz 1997 in Wetz
lar, Kapitel（章）“MR-Sensoren mit Giantwiderstandsmaterialien: Potenze
n und Probleme")のような、磁気抵抗効果に基づいて作動し得る磁場測定装置が
かなり以前から公知である。 さらに、将来的には、このようなセンサ系を大きな磁気抵抗効果（ＣＭＲ）に
基づいて製作することも可能であると考えられる（同章第７，８頁）。
【０００５】 全てのセンサ系は磁気的な感度を利用でき、その感度が、これらの全てのセン
サ系に大容量の鉄心を使用することなく電位差の発生なしに電流を測定すること
を可能にする一方で、雑音場に対して敏感である点に特徴がある。この挙動は、
現在のところ、例えば均一な雑音場に対して鈍感な磁場グラジオメータが、その
都度の測定装置中で使用され得る磁気抵抗材料の特殊な配置から作られることに
よって対処される。 そこで、例えばドイツ連邦共和国特許発明第 43 00 605号明細書は、特にＡＭ
Ｒに基づいて機能し、磁場勾配をたどることによって電流を電位差の発生なしに
測定することが可能であるセンサチップを記す。ＧＭＲ(Magnetoresistive Sens
oren IV, symposium und Statusseminar am 11. und 12. Maerz 1997 in Wetzar
, Kapitel “MR-Sensoren mit Giantwiderstandsmaterialien: Potenzen und Pr
obleme" 第４頁〜 )又はその他の磁場感知効果に基づいて作動し、かつグラジオ
メータとして構成されている装置も当然に公知である。
サ系に大容量の鉄心を使用することなく電位差の発生なしに電流を測定すること
を可能にする一方で、雑音場に対して敏感である点に特徴がある。この挙動は、
現在のところ、例えば均一な雑音場に対して鈍感な磁場グラジオメータが、その
都度の測定装置中で使用され得る磁気抵抗材料の特殊な配置から作られることに
よって対処される。 そこで、例えばドイツ連邦共和国特許発明第 43 00 605号明細書は、特にＡＭ
Ｒに基づいて機能し、磁場勾配をたどることによって電流を電位差の発生なしに
測定することが可能であるセンサチップを記す。ＧＭＲ(Magnetoresistive Sens
oren IV, symposium und Statusseminar am 11. und 12. Maerz 1997 in Wetzar
, Kapitel “MR-Sensoren mit Giantwiderstandsmaterialien: Potenzen und Pr
obleme" 第４頁〜 )又はその他の磁場感知効果に基づいて作動し、かつグラジオ
メータとして構成されている装置も当然に公知である。
【０００６】 これらの既に上述した軟磁性の磁束集中器が組込まれたとりわけ敏感なホール
センサ(EPFL/Sentron, Higly Sensitive Hall Sensor, Auslage Hannover Messe
Industrie, 1998) も、原理的にはグラジオメータとしても構成可能である。こ
の目的のためには、例えば磁場を感知する２つの領域を１枚のシリコン基板上に
取付けて、発生する両ホール電圧を適切に評価するだけで済む。 この説明した原理の欠点は、磁場勾配を検出する必要があるという事実にある
。 ドイツ連邦共和国特許発明第 43 00 605号明細書及び米国特許発明第 5,548,2
08号明細書は、この目的のために例えば測定すべき主電流が通電される電流導体
のＵ型構造を提唱している（図２）。この実際の磁場グラジオメータは、これら
の両明細書では特に１枚の絶縁支持材上に取り付けられる。一方、この支持材は
、Ｕ型の主導体上に固定される。
センサ(EPFL/Sentron, Higly Sensitive Hall Sensor, Auslage Hannover Messe
Industrie, 1998) も、原理的にはグラジオメータとしても構成可能である。こ
の目的のためには、例えば磁場を感知する２つの領域を１枚のシリコン基板上に
取付けて、発生する両ホール電圧を適切に評価するだけで済む。 この説明した原理の欠点は、磁場勾配を検出する必要があるという事実にある
。 ドイツ連邦共和国特許発明第 43 00 605号明細書及び米国特許発明第 5,548,2
08号明細書は、この目的のために例えば測定すべき主電流が通電される電流導体
のＵ型構造を提唱している（図２）。この実際の磁場グラジオメータは、これら
の両明細書では特に１枚の絶縁支持材上に取り付けられる。一方、この支持材は
、Ｕ型の主導体上に固定される。
【０００７】 一方で、この原理の欠点は明白である：普通なら直線状の電流導体を流れる電
流を１本のＵ型の主導体に通電させることが必要である。この目的のために、塊
状の複数の電流導体又は複数の広幅圧延板が、特に大電流領域で遮断される。そ
して、これらの導体の端部が、適切な形でこのＵ型の主導体の端子に接合される
。この方法は、比較的経費がかかり、特に機械製造や車両製造で通常適用される
製造工程とは調和し難い。 一方、少なくとも２つの磁場測定装置を使用しつつ、均一な雑音場に対して比
較的鈍感な電流測定を大容量の鉄心又はフェライトコアなしに可能にする配置も
公知である：ドイツ連邦共和国特許出願公開第 44 34 417号明細書では、特に２
つの絶対場測定装置が、１本の直線状の導体の特に向かい合った側面上に（通電
方向に対して平行に）配置される（図３）。このようにして、これらの両測定装
置が、この直線状の導体の環状磁場を反対方向に通過させることが保証される。
これらの両測定装置の出力信号が互いに減算される。その結果、均一な雑音場の
雑音成分が大幅に除去される。
流を１本のＵ型の主導体に通電させることが必要である。この目的のために、塊
状の複数の電流導体又は複数の広幅圧延板が、特に大電流領域で遮断される。そ
して、これらの導体の端部が、適切な形でこのＵ型の主導体の端子に接合される
。この方法は、比較的経費がかかり、特に機械製造や車両製造で通常適用される
製造工程とは調和し難い。 一方、少なくとも２つの磁場測定装置を使用しつつ、均一な雑音場に対して比
較的鈍感な電流測定を大容量の鉄心又はフェライトコアなしに可能にする配置も
公知である：ドイツ連邦共和国特許出願公開第 44 34 417号明細書では、特に２
つの絶対場測定装置が、１本の直線状の導体の特に向かい合った側面上に（通電
方向に対して平行に）配置される（図３）。このようにして、これらの両測定装
置が、この直線状の導体の環状磁場を反対方向に通過させることが保証される。
これらの両測定装置の出力信号が互いに減算される。その結果、均一な雑音場の
雑音成分が大幅に除去される。
【０００８】 さらに、この発明も内在的な欠点を有する。まず、示された傾度測定原理と比
べて２つの磁場測定装置と２枚の絶縁支持基板を使用する必要がある。さらに、
これらの両磁場測定装置間の距離が自由に選択できないからである。何故なら、
その間隔が、主導体の直径に特に依存するからである。 一方で、この距離は、雑音場に対するその配置の感度に相当する。何故なら、
雑音場がその距離によって当然に変化するからである。ほぼ均一な磁場が絶対場
装置を通過する場合、この雑音場の影響を、減算のような簡単な数学的手段によ
ってこれらの絶対場測定装置の出力信号の評価時に十分最少にすることができる
。グラジオメータを使用する場合、概念「グラジオメータの基準幅」は、雑音場
に対するこれらの絶対場測定装置の感度に関するその概念の意味においてこれら
の絶対場測定装置の上述した距離に一致する。
べて２つの磁場測定装置と２枚の絶縁支持基板を使用する必要がある。さらに、
これらの両磁場測定装置間の距離が自由に選択できないからである。何故なら、
その間隔が、主導体の直径に特に依存するからである。 一方で、この距離は、雑音場に対するその配置の感度に相当する。何故なら、
雑音場がその距離によって当然に変化するからである。ほぼ均一な磁場が絶対場
装置を通過する場合、この雑音場の影響を、減算のような簡単な数学的手段によ
ってこれらの絶対場測定装置の出力信号の評価時に十分最少にすることができる
。グラジオメータを使用する場合、概念「グラジオメータの基準幅」は、雑音場
に対するこれらの絶対場測定装置の感度に関するその概念の意味においてこれら
の絶対場測定装置の上述した距離に一致する。
【０００９】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第 44 34 417号明細書の絶対場測定装置と絶対
場測定装置との間の距離が主導体の断面に依存するという事実は、特に主導体の
大きな断面と強い雑音場とに特徴のある大電流領域で都合が悪い。 請求項１に記載の発明の課題は、説明した両測定方法の欠点、すなわち傾度測
定的な測定方法のときの１本のＵ型状の主導体の使用の欠点と、少なくとも２つ
の絶対場測定装置による測定方法のときの予め設定された基準幅の欠点とを排除
することにある。この目的のために、１つのグラジオメータ又は少なくとも２つ
の絶対場測定装置を使用することによって１本の直線状の主導体に対して電流を
測定することを可能にする装置と方法が提唱されている。
場測定装置との間の距離が主導体の断面に依存するという事実は、特に主導体の
大きな断面と強い雑音場とに特徴のある大電流領域で都合が悪い。 請求項１に記載の発明の課題は、説明した両測定方法の欠点、すなわち傾度測
定的な測定方法のときの１本のＵ型状の主導体の使用の欠点と、少なくとも２つ
の絶対場測定装置による測定方法のときの予め設定された基準幅の欠点とを排除
することにある。この目的のために、１つのグラジオメータ又は少なくとも２つ
の絶対場測定装置を使用することによって１本の直線状の主導体に対して電流を
測定することを可能にする装置と方法が提唱されている。
【００１０】 この課題は、本発明により、 ａ）１つの又は複数の磁場勾配がそれぞれ、１つの又は多数の適切な中抜部、例 えば溝又はスリットを有し、かつ測定地点に対して主に直線状に形成されて いる１本の導体によって形成されるか、又は、 ｂ）測定地点に対して主に直線状の１つの又は多数の対応する中抜部を有する１ 本の電流導体を形成する複数の伝導部材の適切な配置によって形成されるこ と、及び、 その磁場又はそれらの磁場勾配がそれぞれ、個々の中抜部周囲の複数の適切な
装置によって測定されることによって解決される。
装置によって測定されることによって解決される。
【００１１】 本発明は、例えば塊状の電流導体内の１本の溝に沿った磁場勾配の測定を可能
にする。この解決手段は、コンパクトな構造とより少ない製造コストを実現する
。何故なら、その他のグラジオメータの配置に比べて、主導体のＵ型構造の必要
性がないからである。１本の直線状の導体の外側に配置されている少なくとも２
つの絶対場測定装置を有する上述した配置に比べて、実現可能性は多様であり、
特に主導体の断面に依存しない基準幅に特徴がある。この場合、所望の基準幅を
使用されるグラジオメータの構造様式によってプリセットすること、又は、２つ
の若しくは多数の絶対場測定装置を互いに所望の間隔をあけて取付けること、そ
してこれらの絶対場測定装置を使用することによって磁場勾配を測定することが
可能である。
にする。この解決手段は、コンパクトな構造とより少ない製造コストを実現する
。何故なら、その他のグラジオメータの配置に比べて、主導体のＵ型構造の必要
性がないからである。１本の直線状の導体の外側に配置されている少なくとも２
つの絶対場測定装置を有する上述した配置に比べて、実現可能性は多様であり、
特に主導体の断面に依存しない基準幅に特徴がある。この場合、所望の基準幅を
使用されるグラジオメータの構造様式によってプリセットすること、又は、２つ
の若しくは多数の絶対場測定装置を互いに所望の間隔をあけて取付けること、そ
してこれらの絶対場測定装置を使用することによって磁場勾配を測定することが
可能である。
【００１２】 一方、中抜部の内側又はそのすぐ近くに存在する磁場勾配の測定は、その中抜
部から遠く離れた外部に存在する磁場勾配又は絶対場の測定よりもいずれにして
もより僅かな雑音場の影響しか受けない。この効果は、現在のところ古典電気力
学によって説明することは困難であると考えられる。何故なら、本発明の電流導
体を形成する伝導性の材料は、まず第一に電場に対して保護することしか保証し
ないからである。 この言及された現象は、確かに再現可能に測定でき、かつ主導体中の特に誘導
されて変化する外側の場を弱めるように作用する渦電流が原因になりうる。 主に物理的な性質であるこれらの言及された利点に加えて、その他の製造技術
的な見地がさらに存在する：
部から遠く離れた外部に存在する磁場勾配又は絶対場の測定よりもいずれにして
もより僅かな雑音場の影響しか受けない。この効果は、現在のところ古典電気力
学によって説明することは困難であると考えられる。何故なら、本発明の電流導
体を形成する伝導性の材料は、まず第一に電場に対して保護することしか保証し
ないからである。 この言及された現象は、確かに再現可能に測定でき、かつ主導体中の特に誘導
されて変化する外側の場を弱めるように作用する渦電流が原因になりうる。 主に物理的な性質であるこれらの言及された利点に加えて、その他の製造技術
的な見地がさらに存在する：
【００１３】 ドイツ連邦共和国特許発明第 43 00 605号明細書では、Ｕ型の主導体が実際の
磁気抵抗センサ要素に対して位置決めされるときの精度が、グラジオメータの測
定精度と測定範囲に対して非常に重要である。この問題点と同様に、ドイツ連邦
共和国特許出願公開第 44 34 417号明細書による装置の複数の絶対場測定装置の
間隔と対称性が重要な尺度である。その尺度の維持が、多くの場合に付加的な経
費を必要とする。 グラジオメータ又は磁場勾配を測定できる絶対場測定装置から成る配置は、特
に微細系技術的な製造方法で製造され、多くの場合になくてはならない評価電子
機器と共に組込まれる。このような微細系のハウジングとカプセル封じの近年の
方法に関連して、機械的な製造許容誤差が狭い範囲内に保持され得る。
磁気抵抗センサ要素に対して位置決めされるときの精度が、グラジオメータの測
定精度と測定範囲に対して非常に重要である。この問題点と同様に、ドイツ連邦
共和国特許出願公開第 44 34 417号明細書による装置の複数の絶対場測定装置の
間隔と対称性が重要な尺度である。その尺度の維持が、多くの場合に付加的な経
費を必要とする。 グラジオメータ又は磁場勾配を測定できる絶対場測定装置から成る配置は、特
に微細系技術的な製造方法で製造され、多くの場合になくてはならない評価電子
機器と共に組込まれる。このような微細系のハウジングとカプセル封じの近年の
方法に関連して、機械的な製造許容誤差が狭い範囲内に保持され得る。
【００１４】 同様に、例えば１本の溝をフライス削りすることによって実施され得る主導体
内の本発明の中抜部は、精度が数百ミリメートル分の１の古典的な機械製造手段
で以前から形成可能である。このとき、両構成部材を接合するためには、廉価で
かつ機械製造や車両製造で一般な嵌合方法又は同様に廉価な製造方法だけが必要
である。その結果、必要な位置決め精度を保証するために、付加的な解決手段は
もはや必要ない。
内の本発明の中抜部は、精度が数百ミリメートル分の１の古典的な機械製造手段
で以前から形成可能である。このとき、両構成部材を接合するためには、廉価で
かつ機械製造や車両製造で一般な嵌合方法又は同様に廉価な製造方法だけが必要
である。その結果、必要な位置決め精度を保証するために、付加的な解決手段は
もはや必要ない。
【００１５】 本発明のもう１つの利点は、個々の導体電流間の勾配がより小さい電流の測定
に合わせられている測定装置に対して大きすぎないように、例えば大電流を縦方
向に幾重にも細長く切断された導体に分流させるという可能性にある。この利点
は、より一層の困難を伴う。何故なら、非常に多い数量とそのために比較的少な
い製造コストとが、複数の通電領域内で実現する必要があるからである。これら
の通電領域内にあっては、導体を幾重にも分割する必要は必ずしもない。本発明
の相違する複数の中抜部の周囲で測定される測定信号が数学的に互いに適切に結
合されるならば、本発明の多数の中抜部を有する電流導体は、この事実にもかか
わらずそれでも役にたち得る。こうして、雑音場が、勾配をたどることによって
よりもさらに効果的に抑制され得る。
に合わせられている測定装置に対して大きすぎないように、例えば大電流を縦方
向に幾重にも細長く切断された導体に分流させるという可能性にある。この利点
は、より一層の困難を伴う。何故なら、非常に多い数量とそのために比較的少な
い製造コストとが、複数の通電領域内で実現する必要があるからである。これら
の通電領域内にあっては、導体を幾重にも分割する必要は必ずしもない。本発明
の相違する複数の中抜部の周囲で測定される測定信号が数学的に互いに適切に結
合されるならば、本発明の多数の中抜部を有する電流導体は、この事実にもかか
わらずそれでも役にたち得る。こうして、雑音場が、勾配をたどることによって
よりもさらに効果的に抑制され得る。
【００１６】 既に何回も述べたように、本発明の好適な実施形は、一体的な又はその他の方
式で一体化されたグラジオメータによっても、複数の絶対場測定装置を適切に配
置することによっても可能である。 グラジオメータを使用する場合は、複数の磁場感知領域の感知方向が同一の感
知方向である必要がある。特にドイツ連邦共和国特許発明第 43 00 605号明細書
の場合には、センサチップの基板が通電方向と本発明の中抜部を包囲する両導体
部分の断面の中心点とによって形成される仮想平面に対して約 45 °だけ傾いて
いるように、この引用した明細書中に記したこのセンサチップを指向させると効
果的である。こうして、磁力線が、磁気抵抗領域をとりわけ良好に透過する。
式で一体化されたグラジオメータによっても、複数の絶対場測定装置を適切に配
置することによっても可能である。 グラジオメータを使用する場合は、複数の磁場感知領域の感知方向が同一の感
知方向である必要がある。特にドイツ連邦共和国特許発明第 43 00 605号明細書
の場合には、センサチップの基板が通電方向と本発明の中抜部を包囲する両導体
部分の断面の中心点とによって形成される仮想平面に対して約 45 °だけ傾いて
いるように、この引用した明細書中に記したこのセンサチップを指向させると効
果的である。こうして、磁力線が、磁気抵抗領域をとりわけ良好に透過する。
【００１７】 ＧＭＲ，ＣＭＲ，ホール効果又はその他の磁場感知的な効果に基づいて機能し
得るその他の磁場グラジオメータでは、グラジオメータが製造技術的な理由から
してこの仮想平面に対してほぼ直角に指向していることが効果的であると考えら
れる。当然、センサをＡＭＲに基づいて構成することも可能であると考えられる
。このセンサの整向が物理的にも良好になるように、このセンサの磁気抵抗領域
が形成されている。特にホール効果に基づいて作動し、磁場感知領域が１枚の基
板上に平面状に取付けられているグラジオメータでは、その基板が上述した仮想
平面に対して平行に指向していることが効果的であると考えられる。これらの事
項とは無関係に、グラジオメータを上述したほとんどの効果で構成することが可
能であると考えられる。これらのグラジオメータを、１つの又は別の方法で物理
的に良好にかつ製造技術的に良好に本発明の中抜部内に又はそれらの中抜部の周
囲に沿って配置することができる。 様々な配置が、絶対場測定装置から成る配置及びグラジオメータ又は絶対場測
定装置若しくはグラジオメータを適用する場合に考えられる。 まず、以下の明細書の記載量を増やさないため、これらの測定装置の好適な配
置を本発明の１つの中抜部を有する１本の導体の事例に関してだけ詳しく説明す
る。
得るその他の磁場グラジオメータでは、グラジオメータが製造技術的な理由から
してこの仮想平面に対してほぼ直角に指向していることが効果的であると考えら
れる。当然、センサをＡＭＲに基づいて構成することも可能であると考えられる
。このセンサの整向が物理的にも良好になるように、このセンサの磁気抵抗領域
が形成されている。特にホール効果に基づいて作動し、磁場感知領域が１枚の基
板上に平面状に取付けられているグラジオメータでは、その基板が上述した仮想
平面に対して平行に指向していることが効果的であると考えられる。これらの事
項とは無関係に、グラジオメータを上述したほとんどの効果で構成することが可
能であると考えられる。これらのグラジオメータを、１つの又は別の方法で物理
的に良好にかつ製造技術的に良好に本発明の中抜部内に又はそれらの中抜部の周
囲に沿って配置することができる。 様々な配置が、絶対場測定装置から成る配置及びグラジオメータ又は絶対場測
定装置若しくはグラジオメータを適用する場合に考えられる。 まず、以下の明細書の記載量を増やさないため、これらの測定装置の好適な配
置を本発明の１つの中抜部を有する１本の導体の事例に関してだけ詳しく説明す
る。
【００１８】 これらの配置の利点を引き出すため、同一構造の偶数の磁場測定装置又は磁場
勾配測定装置が本発明の１本の溝又はこの溝の周囲に沿って対称に配置すること
がまず有益的に考えられる。この場合、雑音成分が最少になるように、１つの中
抜部の周囲沿いのそれぞれの測定装置の出力信号が、例えば減算のような適切な
数学的な操作によって特に互いに結合される。 さらに、測定配置を故意に非対称に設置するような適切な手段によってこの測
定配置の調整を解除して、その測定配置の測定範囲をずらすか又は拡張すること
も有益に考えられ得る。このような手段は特に有効であると考えられる。何故な
ら、本発明の中抜部内で発生する磁場勾配は、通常比較的小さい値だからである
： よく知られているように、１本のＵ型の導体は、通電方向を 180°だけ回転さ
せる。したがって、主電流が等しい場合、センサの基準幅に対して平行でこの電
流導体より上に位置する仮想平面内の磁場勾配（ドイツ連邦共和国特許発明第 4
3 00 605号明細書又は図３参照）が、多くの場合に本発明の配置の磁場勾配より
も大きい。
勾配測定装置が本発明の１本の溝又はこの溝の周囲に沿って対称に配置すること
がまず有益的に考えられる。この場合、雑音成分が最少になるように、１つの中
抜部の周囲沿いのそれぞれの測定装置の出力信号が、例えば減算のような適切な
数学的な操作によって特に互いに結合される。 さらに、測定配置を故意に非対称に設置するような適切な手段によってこの測
定配置の調整を解除して、その測定配置の測定範囲をずらすか又は拡張すること
も有益に考えられ得る。このような手段は特に有効であると考えられる。何故な
ら、本発明の中抜部内で発生する磁場勾配は、通常比較的小さい値だからである
： よく知られているように、１本のＵ型の導体は、通電方向を 180°だけ回転さ
せる。したがって、主電流が等しい場合、センサの基準幅に対して平行でこの電
流導体より上に位置する仮想平面内の磁場勾配（ドイツ連邦共和国特許発明第 4
3 00 605号明細書又は図３参照）が、多くの場合に本発明の配置の磁場勾配より
も大きい。
【００１９】 磁場の零線(Nulldurchgang) に対して磁場測定装置又は磁場勾配測定装置の調
整を故意に解除するような手段が、電子的な手段又は較正によって適切に支援又
は補整され得る。 磁束を適切に通す材料から成る構成部材の配置も、本発明の１つの中抜部の周
囲に沿った磁束を同様に最適な状態にするために寄与し得る手段に含まれる。す
なわち、導体の一部がフェライト材で交換された場合、この本発明の中抜部内の
磁束数は著しく増大する。この手段も、磁場の零線に対して対称な磁場勾配を用
途と測定装置との要求にとって最適な状態にする目的でも実施でき、その零線に
対して非対称な磁場を故意に発生させることもできる。
整を故意に解除するような手段が、電子的な手段又は較正によって適切に支援又
は補整され得る。 磁束を適切に通す材料から成る構成部材の配置も、本発明の１つの中抜部の周
囲に沿った磁束を同様に最適な状態にするために寄与し得る手段に含まれる。す
なわち、導体の一部がフェライト材で交換された場合、この本発明の中抜部内の
磁束数は著しく増大する。この手段も、磁場の零線に対して対称な磁場勾配を用
途と測定装置との要求にとって最適な状態にする目的でも実施でき、その零線に
対して非対称な磁場を故意に発生させることもできる。
【００２０】 後者の故意を実現するためには、本発明の電流導体全体を中抜部に対して非対
称に通電方向に敷設することが同様に可能である。こうして、相違する電流又は
通電密度が、この中抜部の両側面に通電又は発生する。このことは、上述した所
望の効果を伴う。 −例えばフリップチップ技術のような−現在の微細系技術の背景の立場から見
ると、グラジオメータ又は磁場測定装置を、例えば薄膜のような１枚の又は多数
の支持体上に固定すること、及び、必要な微細系を中抜部内に又はその近くに位
置決めすることが特に有益でる。このようにして、とりわけ廉価でかつ簡単な構
造が実現される。
称に通電方向に敷設することが同様に可能である。こうして、相違する電流又は
通電密度が、この中抜部の両側面に通電又は発生する。このことは、上述した所
望の効果を伴う。 −例えばフリップチップ技術のような−現在の微細系技術の背景の立場から見
ると、グラジオメータ又は磁場測定装置を、例えば薄膜のような１枚の又は多数
の支持体上に固定すること、及び、必要な微細系を中抜部内に又はその近くに位
置決めすることが特に有益でる。このようにして、とりわけ廉価でかつ簡単な構
造が実現される。
【００２１】 本発明のもう１つの好適な実施形は、１つの又は多数の磁場測定系又は磁場勾
配測定系が本発明の中抜部内で比較的精確に位置決めされ得るか又は固定され得
るように、この又はこれらの磁場測定系又は磁場勾配測定系を構成するという可
能性に基づいている。このようにして、十分な測定範囲伴う精確な測定を保証す
るために普通なら必要である比較的経費のかかる導体に対する測定系の位置決め
が省略できる。 本発明の装置は、特に電位差の発生しない電流測定に役立つ磁場勾配を自由に
利用できる。その結果、本発明の装置は、異なる電流範囲や温度範囲内で又はそ
の他の様々な環境条件の影響の下で、多数の異なる原理や効果に基づいて作動す
る各種の磁場測定装置又は磁場勾配測定装置によって本発明の方法にしたがって
測定することに適していると考えられる。
配測定系が本発明の中抜部内で比較的精確に位置決めされ得るか又は固定され得
るように、この又はこれらの磁場測定系又は磁場勾配測定系を構成するという可
能性に基づいている。このようにして、十分な測定範囲伴う精確な測定を保証す
るために普通なら必要である比較的経費のかかる導体に対する測定系の位置決め
が省略できる。 本発明の装置は、特に電位差の発生しない電流測定に役立つ磁場勾配を自由に
利用できる。その結果、本発明の装置は、異なる電流範囲や温度範囲内で又はそ
の他の様々な環境条件の影響の下で、多数の異なる原理や効果に基づいて作動す
る各種の磁場測定装置又は磁場勾配測定装置によって本発明の方法にしたがって
測定することに適していると考えられる。
【００２２】 当然、得られた測定値は、電圧や電力のような変化した値を導き出したり算出
するためにも多くの場合に利用される。 特に大電流領域内では、大きい雑音場が発生するために、装置の全体又はその
装置の一部を磁気的に遮蔽することが必要になる。装置が非常にコンパクトであ
るために、この遮蔽装置も少ない経費で実現することができる。 本発明の方法によって容易に検出され得る非常に大きな電流が、短絡時又は地
落時に小さい定格電流の磁場測定装置又は磁場勾配測定装置のすぐそばを一時的
に流れる。このとき、これらの測定装置の出力信号が、例えば監視のために利用
され得る。
するためにも多くの場合に利用される。 特に大電流領域内では、大きい雑音場が発生するために、装置の全体又はその
装置の一部を磁気的に遮蔽することが必要になる。装置が非常にコンパクトであ
るために、この遮蔽装置も少ない経費で実現することができる。 本発明の方法によって容易に検出され得る非常に大きな電流が、短絡時又は地
落時に小さい定格電流の磁場測定装置又は磁場勾配測定装置のすぐそばを一時的
に流れる。このとき、これらの測定装置の出力信号が、例えば監視のために利用
され得る。
【００２３】 装置がコンパクトであり、かつそれに関連して磁気的な遮蔽を簡単にできるた
めに、当然、本発明の方法は、比較的狭い空間でいろいろな電流を各種の本発明
の電流導体を使用することによって検出するのに特に適している。 電流測定のもう１つの廉価の可能性は、本発明の遮蔽又は遮蔽可能性から同様
に得られる。最少の雑音磁場しか使用時に磁場測定地点又は磁場勾配測定地点で
想定されない場合は、磁場の零線の片側だけで測定するだけで十分である。この
ような測定は、以前から絶対場測定装置で実施され得る。
めに、当然、本発明の方法は、比較的狭い空間でいろいろな電流を各種の本発明
の電流導体を使用することによって検出するのに特に適している。 電流測定のもう１つの廉価の可能性は、本発明の遮蔽又は遮蔽可能性から同様
に得られる。最少の雑音磁場しか使用時に磁場測定地点又は磁場勾配測定地点で
想定されない場合は、磁場の零線の片側だけで測定するだけで十分である。この
ような測定は、以前から絶対場測定装置で実施され得る。
【００２４】 ユニット全体を電位差の発生なしに電流を測定する装置として特に工業的に量
産すれば、部材コストをかなり低減できる。このようなユニットは、特にそれら
のユニットの導体の端部で測定すべき電流を通電する電流導体に適切に接続され
得る。これに関連して、コネクタが特に便利である。例えばフラットケーブルが
、これらのコネクタでこれらのユニットに接続され得る。 本発明の装置を製造するその他の適した分野は、例えば自動車の構造に関する
：
産すれば、部材コストをかなり低減できる。このようなユニットは、特にそれら
のユニットの導体の端部で測定すべき電流を通電する電流導体に適切に接続され
得る。これに関連して、コネクタが特に便利である。例えばフラットケーブルが
、これらのコネクタでこれらのユニットに接続され得る。 本発明の装置を製造するその他の適した分野は、例えば自動車の構造に関する
：
【００２５】 ここでは、本発明の勾配を生成する導体は、既に照準器の一部として製作され
得る。このような標準器は、例えば大出力発電機，既存の点灯用発電機，燃料タ
ンク，ヒューズ箱でもよい。この分野の構成部材は、非常に多い個数になると同
時に比較的低いコストで製作される。それ故に、これらの標準器の電流導体中に
本発明の中抜部を実現することも、廉価な方法で可能である。このとき、生成さ
れた磁場勾配の測定に適した本発明の装置は、量産されたその用途に合わせられ
た微細系として形成され得、そして本発明の中抜部の周囲に沿って位置決めされ
得る。 上述した分野の製造技術的な手段は、当然各種の中抜部で有効であって、様々
な分野で使用される。
得る。このような標準器は、例えば大出力発電機，既存の点灯用発電機，燃料タ
ンク，ヒューズ箱でもよい。この分野の構成部材は、非常に多い個数になると同
時に比較的低いコストで製作される。それ故に、これらの標準器の電流導体中に
本発明の中抜部を実現することも、廉価な方法で可能である。このとき、生成さ
れた磁場勾配の測定に適した本発明の装置は、量産されたその用途に合わせられ
た微細系として形成され得、そして本発明の中抜部の周囲に沿って位置決めされ
得る。 上述した分野の製造技術的な手段は、当然各種の中抜部で有効であって、様々
な分野で使用される。
【００２６】 既に説明したように、多数の中抜部を有する本発明の１本の導体は、いろいろ
な有利な効果を奏する。まず第一に、使用される測定装置がそれらの定格電流範
囲又は定格磁場強度内で作動するように、縦方向に幾重にも細長く切断されたこ
の導体に主電流を通電させることが可能である。 もう１つの有利な効果は、様々な磁場勾配の評価の可能性にある：各種の中抜
部の周囲で得られる複数の測定値が、雑音成分のさらなる最少化又は除去に適し
ている方法で数学的に互いに結合され得る。 これらの信号を可能な限り効果的に評価する目的のために、様々な磁場勾配を
いろいろな方法で測定することも有利になり得る。
な有利な効果を奏する。まず第一に、使用される測定装置がそれらの定格電流範
囲又は定格磁場強度内で作動するように、縦方向に幾重にも細長く切断されたこ
の導体に主電流を通電させることが可能である。 もう１つの有利な効果は、様々な磁場勾配の評価の可能性にある：各種の中抜
部の周囲で得られる複数の測定値が、雑音成分のさらなる最少化又は除去に適し
ている方法で数学的に互いに結合され得る。 これらの信号を可能な限り効果的に評価する目的のために、様々な磁場勾配を
いろいろな方法で測定することも有利になり得る。
【００２７】 以下に、本発明の課題，本発明及び本発明の幾つかの好適な実施形を図面に基
づいて説明する: 図１は、一般に市販のホール変換器の構造原理を示す。このホール変換器では
、１つのフェライトコア又は鉄心（５) が、１本電流導体（３）の磁束（１８）
を通す。この構造原理は、集中した磁束（６) をホール変換器の周囲に形成する
。この構造原理では、特に大電流の場合に大容量の鉄心又はフェライトコアが使
用される。
づいて説明する: 図１は、一般に市販のホール変換器の構造原理を示す。このホール変換器では
、１つのフェライトコア又は鉄心（５) が、１本電流導体（３）の磁束（１８）
を通す。この構造原理は、集中した磁束（６) をホール変換器の周囲に形成する
。この構造原理では、特に大電流の場合に大容量の鉄心又はフェライトコアが使
用される。
【００２８】 図２は、ドイツ連邦共和国特許発明第 43 00 605号明細書及び米国特許発明第
5,548,208号明細書中で提唱されるような磁場勾配の形成を示す。この磁場勾配
の生成は、敏感な測定系を使用することによって経費のかかる磁束を通すことな
しに実現できる。この状況でＵ型状に成形された主電流導体（３) が、グラジオ
メータを透過する磁場勾配を生成する。このようにして、雑音場の成分を評価時
に最少にすることが可能である。
5,548,208号明細書中で提唱されるような磁場勾配の形成を示す。この磁場勾配
の生成は、敏感な測定系を使用することによって経費のかかる磁束を通すことな
しに実現できる。この状況でＵ型状に成形された主電流導体（３) が、グラジオ
メータを透過する磁場勾配を生成する。このようにして、雑音場の成分を評価時
に最少にすることが可能である。
【００２９】 図３は、特にドイツ連邦共和国特許出願第 44 34 417号明細書によって提唱さ
れる装置を示す。１本の直線状の電流導体（３）が、ほぼ円形の磁力線（７）に
よる磁場を形成する。この磁場のひずみは、この電流導体の断面によって起こり
うる。この磁場は、２つの絶対場測定装置（１）を透過する。この磁場は、これ
らの絶対場測定装置（１) を反対方向に透過する。これらの両絶対場測定装置の
出力信号が、例えば減算器を使用することによって評価される。このようにして
、均一な外部の雑音場の雑音成分が、大幅に除去される。しかしながら、その残
留する雑音成分の大きさは、これらの絶対場測定装置の相対距離に依存する。ま
た、この相対距離は、電流導体の直径にも依存する。
れる装置を示す。１本の直線状の電流導体（３）が、ほぼ円形の磁力線（７）に
よる磁場を形成する。この磁場のひずみは、この電流導体の断面によって起こり
うる。この磁場は、２つの絶対場測定装置（１）を透過する。この磁場は、これ
らの絶対場測定装置（１) を反対方向に透過する。これらの両絶対場測定装置の
出力信号が、例えば減算器を使用することによって評価される。このようにして
、均一な外部の雑音場の雑音成分が、大幅に除去される。しかしながら、その残
留する雑音成分の大きさは、これらの絶対場測定装置の相対距離に依存する。ま
た、この相対距離は、電流導体の直径にも依存する。
【００３０】 図４は、本発明のスリットのある１本の主導体（３）及び本発明のスリット
（８) の周囲における主電流によって生成された磁力線（７) の変化を示す。 図５は、図４と同様な概略図である。この場合、主導体（３）が複数の伝導部
材（１２，１３）から構成されている。これらの伝導部材（１２，１３）は、特
に伝導性に互いに継目線（１４）に接して接続されている。この概略図は、本発
明の主導体が多数の適切な構成要素から構成され得ることだけを示す。
（８) の周囲における主電流によって生成された磁力線（７) の変化を示す。 図５は、図４と同様な概略図である。この場合、主導体（３）が複数の伝導部
材（１２，１３）から構成されている。これらの伝導部材（１２，１３）は、特
に伝導性に互いに継目線（１４）に接して接続されている。この概略図は、本発
明の主導体が多数の適切な構成要素から構成され得ることだけを示す。
【００３１】 図６は、貫通したスリットの代わりに１本の溝（９）を本発明の中抜部として
有する本発明の１本の主導体（３）の断面図である。その磁力線の変化は、この
図では概略的にしか示されていない。自明であるとの理由から、以下の図は、本
発明の貫通したスリットを有している実施の形態による図に限定している。
有する本発明の１本の主導体（３）の断面図である。その磁力線の変化は、この
図では概略的にしか示されていない。自明であるとの理由から、以下の図は、本
発明の貫通したスリットを有している実施の形態による図に限定している。
【００３２】 図７は、このような本発明の電流導体（３) の断面図である。１つの磁場測定
装置（１）が、本発明の中抜部内に存在する。この磁場測定装置（１) はこの実
施の形態では磁場勾配測定装置として構成されている。このグラジオメータの配
置は、磁場の零線に対して対称である。このグラジオメータの基板は、両電流導
体の通電方向と中心点とによって形成される仮想平面に対してほぼ平行である。
目安（Ｂ）は、このグラジオメータの基準幅を示す。特に、この基準幅は、ここ
ではその零線の両側に対する磁場勾配を測定する各種の磁場感知層によって異な
る。
装置（１）が、本発明の中抜部内に存在する。この磁場測定装置（１) はこの実
施の形態では磁場勾配測定装置として構成されている。このグラジオメータの配
置は、磁場の零線に対して対称である。このグラジオメータの基板は、両電流導
体の通電方向と中心点とによって形成される仮想平面に対してほぼ平行である。
目安（Ｂ）は、このグラジオメータの基準幅を示す。特に、この基準幅は、ここ
ではその零線の両側に対する磁場勾配を測定する各種の磁場感知層によって異な
る。
【００３３】 図８は、ほぼ等しい断面を示す。この断面では、グラジオメータ（１) が、上
記の仮想平面に対して約 45 °だけ傾いている。 図９では、２つの絶対場測定装置（１) が、本発明の中抜部内に取付けられて
いる。これらの絶対場測定装置（１）は、１つの適切な支持部（１０) に固定さ
れている。ここでは、これらの両絶対場測定装置（１）の間隔つまりそれらの磁
場感知層が、同様に（Ｂ）で示されている。この間隔は、物理的な意味において
図７中のグラジオメータの基準幅に相当する。
記の仮想平面に対して約 45 °だけ傾いている。 図９では、２つの絶対場測定装置（１) が、本発明の中抜部内に取付けられて
いる。これらの絶対場測定装置（１）は、１つの適切な支持部（１０) に固定さ
れている。ここでは、これらの両絶対場測定装置（１）の間隔つまりそれらの磁
場感知層が、同様に（Ｂ）で示されている。この間隔は、物理的な意味において
図７中のグラジオメータの基準幅に相当する。
【００３４】 図１０は、１つの中抜部（８) を有する本発明の１本の電流導体（３）の断面
図である。この中抜部（８）の位置合わせは、製造技術的に優れているというよ
りも物理的にすぐれている。しかしながら、この特殊な位置合わせは、代表的な
ものにすぎない。また、図１０は、磁場測定装置又は磁場勾配測定装置（１）を
示す。この磁場測定装置又はこの磁場勾配測定装置（１）は、微細系（１１) の
一部の中に挿入されている。この磁場測定装置又はこの磁場勾配測定装置（１）
は、中抜部（８）に嵌合し、そして十分な精度と僅かな経費で位置決めすること
ができる。
図である。この中抜部（８）の位置合わせは、製造技術的に優れているというよ
りも物理的にすぐれている。しかしながら、この特殊な位置合わせは、代表的な
ものにすぎない。また、図１０は、磁場測定装置又は磁場勾配測定装置（１）を
示す。この磁場測定装置又はこの磁場勾配測定装置（１）は、微細系（１１) の
一部の中に挿入されている。この磁場測定装置又はこの磁場勾配測定装置（１）
は、中抜部（８）に嵌合し、そして十分な精度と僅かな経費で位置決めすること
ができる。
【００３５】 図１１は、磁束を通すのに適している材料から成る複数の構成部材（１６，１
７）で被覆されている本発明の電流導体（３) の断面図である。この材料は、例
えば、フェライトである。この磁束は、この手段によってその材料内部でより弱
く集中した形態（１８）で通される。そして、この磁束は、例えば磁束測定地点
で集中されるか又は出力される。これらの両構成部材（１６，１７）の一方が省
略されるか、又は、これらの両構成部材が異なる大きさか若しくは異なる材料で
作られている場合は、本発明の中抜部に対して非対称な勾配場が発生する。
７）で被覆されている本発明の電流導体（３) の断面図である。この材料は、例
えば、フェライトである。この磁束は、この手段によってその材料内部でより弱
く集中した形態（１８）で通される。そして、この磁束は、例えば磁束測定地点
で集中されるか又は出力される。これらの両構成部材（１６，１７）の一方が省
略されるか、又は、これらの両構成部材が異なる大きさか若しくは異なる材料で
作られている場合は、本発明の中抜部に対して非対称な勾配場が発生する。
【００３６】 図１２は、２つの中抜部を有しかつ２つの勾配を生成する本発明の１本の電流
導体（３）の断面図である。しかしながら、この電流導体は、１つの非対称な勾
配場を生成する。何故なら、左側のスリット（８) が右側のスリット（８）より
も広く、かつ、この左側の導体部分が構成部材（１６）を経由させて磁束を自由
に通すことができるからである。磁束（６) が、この手段によって集中される。
その結果、右側の磁場勾配測定装置（１) とは異なって構成されている左側の磁
場勾配測定装置（１）が、非対称な磁場にさらされている。この図１２は、特に
本発明の実施形の多様性を模範的に具体的に説明するのに適している。図面の数
をさらに増やさないため、本発明の多数の中抜部を有するその他の装置は、ここ
では図示されていない。
導体（３）の断面図である。しかしながら、この電流導体は、１つの非対称な勾
配場を生成する。何故なら、左側のスリット（８) が右側のスリット（８）より
も広く、かつ、この左側の導体部分が構成部材（１６）を経由させて磁束を自由
に通すことができるからである。磁束（６) が、この手段によって集中される。
その結果、右側の磁場勾配測定装置（１) とは異なって構成されている左側の磁
場勾配測定装置（１）が、非対称な磁場にさらされている。この図１２は、特に
本発明の実施形の多様性を模範的に具体的に説明するのに適している。図面の数
をさらに増やさないため、本発明の多数の中抜部を有するその他の装置は、ここ
では図示されていない。
【００３７】 非対称な勾配場を作ったり又は磁場測定装置若しくは磁場勾配測定装置を非対
称に位置決めするその他の手段も、自明であるとの理由から図面によって示され
ていない。円，楕円，三角形，四角形その他の様式で形成された導体の断面図も
、自明であるとの理由から省略した。
称に位置決めするその他の手段も、自明であるとの理由から図面によって示され
ていない。円，楕円，三角形，四角形その他の様式で形成された導体の断面図も
、自明であるとの理由から省略した。
【図１】 磁束の集中による従来のホール変換器の構造原理を示す；
【図２】 ドイツ連邦共和国特許発明第 43 00 605号明細書中に示されたよ
うな磁場勾配の生成を概略図で示す；
うな磁場勾配の生成を概略図で示す；
【図３】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第 44 34 417号明細書によって提
唱されるような２つの絶対場測定装置を有する電位差の発生しない電流測定を示
す；
唱されるような２つの絶対場測定装置を有する電位差の発生しない電流測定を示
す；
【図４】 本発明のスリットのある１本の電流導体とその電流導体の周囲の
磁力線の変化の一例の概略図である；
磁力線の変化の一例の概略図である；
【図５】 ２つの伝導部材から構成されている本発明の１本の電流導体の一
例を示す；
例を示す；
【図６】 １本の溝を有する本発明の１本の電流導体の断面図である。
【図７】 １つのグラジオメータを有する本発明の１本のスリットのある電
流導体の断面図である；
流導体の断面図である；
【図８】 傾けられた１つのグラジオメータを有する本発明の１本のスリッ
トのある電流導体の断面図である；
トのある電流導体の断面図である；
【図９】 ２つの絶対場測定装置を配置した本発明の１本のスリットのある
電流導体の断面図である；
電流導体の断面図である；
【図１０】 本発明の１本のスリットのある電流導体の断面図である。この
スリットは、磁束を模範的な形態で通すために形成されていて、微細系が、電流
導体のスリット内に嵌合されている。
スリットは、磁束を模範的な形態で通すために形成されていて、微細系が、電流
導体のスリット内に嵌合されている。
【図１１】 磁束を通す付加的な構成部材がない本発明の１本のスリットの
ある電流導体の断面図である；
ある電流導体の断面図である；
【図１２】 相違する幅から成る２つのスリットを有する本発明の１本の電
流導体の断面図である。この場合、磁束を通す付加的な構成部材が主導体に存在
しない。
流導体の断面図である。この場合、磁束を通す付加的な構成部材が主導体に存在
しない。
１ 磁場測定装置若しくは磁場勾配測定装置又は絶対場測定装置若しくはグ ラジオメータ ２ ホール変換器 ３ 主導体 ４ 電位分割基板 ５ フェライトコア又は鉄心 ６ 集中した磁束 ７ 主磁場の磁力線 ８ スリット又は中抜部 ９ 溝又は凹部 １０ 支持材料、例えば薄膜 １１ 例えば、適切な封止用コンパウンドから成る微細系の一部 １２ 伝導部材 １３ 伝導部材 １４ 伝導部材間の継目線 １５ 絶対場測定装置及び評価電子機器、例えば減算器の端子 １６ 磁束を通す材料、例えばフェライトから成る構成部材 １７ 磁束を通す材料、例えばフェライトから成る構成部材 １８ 「透過した」より弱く集中する磁束 Ｂ グラジオメータの基準幅，２つの絶対場測定装置間の距離又はこれらに 類似したもの
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年６月２日（２０００．６．２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 電流を電位差の発生なしに測定する方法及び電位差の発生のな
い電流測定装置
い電流測定装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】 当然、得られた測定値は、電圧や電力のような変化した値を導き出したり算出
するためにも多くの場合に利用される。 例えば使用されたセンサチップやセンサ微細系やセンサ配置のハウジングの、
特に一体化された複数の磁場測定装置の構成要素自体にもなり得る、例えば金属
板や蒸着された金属膜や金属粒子を含んだ合成樹脂や軟磁性材料として構成され
ている例えば付加的な金属部材の取付け部が、外部の電磁的な雑音場から遮蔽さ
れるように、特に大電流領域内では、大きい雑音場が発生するために、装置の全
体又はその装置の一部を磁気的に遮蔽することが必要になる。 装置が非常にコンパクトであるために、この遮蔽装置も少ない経費で実現する
ことができる。 本発明の方法によって容易に検出され得る非常に大きな電流が、短絡時又は地
落時に小さい定格電流の磁場測定装置又は磁場勾配測定装置のすぐそばを一時的
に流れる。このとき、これらの測定装置の出力信号が、例えば監視のために利用
され得る。
するためにも多くの場合に利用される。 例えば使用されたセンサチップやセンサ微細系やセンサ配置のハウジングの、
特に一体化された複数の磁場測定装置の構成要素自体にもなり得る、例えば金属
板や蒸着された金属膜や金属粒子を含んだ合成樹脂や軟磁性材料として構成され
ている例えば付加的な金属部材の取付け部が、外部の電磁的な雑音場から遮蔽さ
れるように、特に大電流領域内では、大きい雑音場が発生するために、装置の全
体又はその装置の一部を磁気的に遮蔽することが必要になる。 装置が非常にコンパクトであるために、この遮蔽装置も少ない経費で実現する
ことができる。 本発明の方法によって容易に検出され得る非常に大きな電流が、短絡時又は地
落時に小さい定格電流の磁場測定装置又は磁場勾配測定装置のすぐそばを一時的
に流れる。このとき、これらの測定装置の出力信号が、例えば監視のために利用
され得る。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１０月２４日（２０００．１０．２４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項３４】 磁場又はこの磁場の勾配が測定され、導体が少なくとも１
つの中抜部を有し、かつ、この磁場又はこの磁場の勾配はそれぞれ、個々の中抜
部の周囲沿いで測定される、１本の導体中のその都度の主電流によって誘導され
た磁場又はこの磁場の勾配をたどることによる請求項１〜３３のいずれか１項に
記載の装置を使用して電位差の発生なしに電流を測定する方法。
つの中抜部を有し、かつ、この磁場又はこの磁場の勾配はそれぞれ、個々の中抜
部の周囲沿いで測定される、１本の導体中のその都度の主電流によって誘導され
た磁場又はこの磁場の勾配をたどることによる請求項１〜３３のいずれか１項に
記載の装置を使用して電位差の発生なしに電流を測定する方法。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年２月７日（２００１．２．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】 磁場の零線(Nulldurchgang) に対して磁場測定装置又は磁場勾配測定装置の調
整を故意に解除するような手段が、電子的な手段又は較正によって適切に支援又
は補整され得る。 磁束を適切に通す材料から成る構成部材の配置も、本発明の１つの中抜部の周
囲に沿った磁束を同様に最適な状態にするために寄与し得る手段に含まれる。す
なわち、導体の一部がフェライト材で覆われた場合、この本発明の中抜部内の磁
束数は著しく増大する。この手段も、磁場の零線に対して対称な磁場勾配を用途
と測定装置との要求にとって最適な状態にする目的でも実施でき、その零線に対
して非対称な磁場を故意に発生させることもできる。
整を故意に解除するような手段が、電子的な手段又は較正によって適切に支援又
は補整され得る。 磁束を適切に通す材料から成る構成部材の配置も、本発明の１つの中抜部の周
囲に沿った磁束を同様に最適な状態にするために寄与し得る手段に含まれる。す
なわち、導体の一部がフェライト材で覆われた場合、この本発明の中抜部内の磁
束数は著しく増大する。この手段も、磁場の零線に対して対称な磁場勾配を用途
と測定装置との要求にとって最適な状態にする目的でも実施でき、その零線に対
して非対称な磁場を故意に発生させることもできる。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１０月１８日（２００１．１０．１８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項０１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３４
【補正方法】変更
【補正内容】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｒ 33/09 Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ (72)発明者 ヴェーバー・ヤン・トルステン ドイツ連邦共和国、35452 ホイヒェルハ イム、シラーストラーセ、28 Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AB01 AD01 AD32 AD52 AD55 2G025 AA05 AA11 AB01 AC01 2G035 AA01 AB01 AB07 AC02 AD66
Claims (20)
- 【請求項０１】 その都度の主電流によって誘導された磁場又は磁場勾配を
たどることによって電位差の発生なしに電流を測定する装置と方法において、 ａ）１つの又は複数の磁場勾配がそれぞれ、１つの又は多数の適切な中抜部、例 えば溝又はスリットを有し、かつ測定地点に対して主に直線状に形成されて いる１本の導体によって生成されるか、又は、 ｂ）測定地点に対して主に直線状の１つの又は多数の対応する中抜部を有する１ 本の電流導体を形成する複数の伝導部材の適切な配置によって形成されるこ と、及び、 その磁場又はそれらの磁場勾配がそれぞれ、個々の中抜部の周囲沿いの複数の
適切な装置によって測定されることを特徴とする装置と方法。 - 【請求項０２】 本発明にしたがって生成された個々の又は多数の勾配はそ
れぞれ、１つの磁気的なグラジオメータ若しくは１つの差動場測定装置又は複数
の磁気的なグラジオメータの配置若しくは複数の差動場測定装置によって測定さ
れることを特徴とする請求項１に記載の装置と方法。 - 【請求項０３】 本発明にしたがって生成された個々の又は多数の勾配はそ
れぞれ、１つの絶対場測定装置又は複数の絶対場測定装置から成る配置によって
測定されることを特徴とする請求項１に記載の装置と方法。 - 【請求項０４】 １つのグラジオメータが、本発明にしたがって生成された
個々の又は多数の勾配の測定に対してそれぞれ使用され、このグラジオメータの
基板が、それぞれの中抜部を形成する両導体部分の電流方向と中心点とによって
形成される仮想平面に対して０°と 90 °との間の任意の角度で、例えば、 ａ）約 45 °だけ傾けられて、又は、 ｂ）ほぼ直角に、又は、 ｃ）ほぼ平衡に、 指向されていて、この場合、場合によってはそれぞれのグラジオメータに適する
ように磁束を通すため、及びそれぞれのグラジオメータを場合によっては収容す
るため、直線状の導体のこれらの中抜部，溝又はスリットが、適切に形成されて
いることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置と方法。 - 【請求項０５】 複数の絶対場測定装置又は複数のグラジオメータの適切な
配置が、個々の又は多数の勾配の測定に対してそれぞれ使用され、この配置は、 ａ) 同様の又は類似の複数の絶対場測定装置から構成され、これらの絶対場測定 装置は、主導体のそれぞれの中抜部つまり溝又はスリット内で磁場の零線に 対して特に対称に取付けられているか又は、 ｂ）１つの又は多数のグラジオメータから構成され、それぞれの中抜部つまり溝 又はスリット内のこのグラジオメータ又はこれらのグラジオメータの磁場感 知領域が、磁場の零線に対して特に対称に主導体のその中抜部内に配置され
ていることを特徴とする請求項１に記載の装置と方法。 - 【請求項０６】 複数の絶対場測定装置又は複数のグラジオメータの適切な
配置が、本発明による個々の又は多数の勾配の測定に対してそれぞれ使用され、
これらの絶対場測定装置又はこれらのグラジオメータは、それらの磁場感知領域
の配置又は較正部内で磁場の零線に対して或る又は各種の非対称性をなし、この
配置は、例えば、 ａ）零線の領域内で同様な又は類似の奇数の絶対場測定装置又はグラジオメータ で配置されているか、又は、 ｂ）相違するか又は相違して較正された絶対場測定装置又はグラジオメータで配 置されているか、又は、 ｃ）対称な絶対場測定装置又はグラジオメータの磁場の零線に対して非対称な配 置で配置されていて、 この場合、特に雑音成分が最少になるように、それぞれの磁場測定系の出力信
号が、例えば減算のような適切な演算によって互いに結合されることを特徴とす
る請求項１に記載の装置と方法。 - 【請求項０７】 磁束がその都度の用途や使用される磁場測定装置の要求を
満たすようにその磁束を通すため、本発明の主電流導体の全体又はその一部が、
磁束を通すのに適した材料で被覆されていて、この場合、磁場勾配を用途と使用
される磁場測定装置との要求に最適に合わせるため、本発明の中抜部に対して対
称か又は非対称なこの材料の配置が、本発明の溝又は本発明のスリットに成形さ
れることを特徴とする請求項１に記載の装置と方法。 - 【請求項０８】 本発明の主電流導体は、磁場勾配を最適にするために本発
明の中抜部つまり本発明の溝又は本発明のスリットに対して非対称に磁束方向に
沿って成形されていることを特徴とする請求項１に記載の装置と方法。 - 【請求項０９】 グラジオメータ又は絶対場測定装置から成る配置は、微細
系技術的な手段によって例えば適切な薄膜又は導線のような１つの又は多数の支
持部に固定されて、この又はこれらの支持部と共に個々の又は多数の本発明の中
抜部内か又はこれらの中抜部の周囲に沿って位置決めされることを特徴とする請
求項１に記載の装置と方法。 - 【請求項１０】 磁場測定系又は磁場勾配測定系がそれぞれ、個々の又は多
数の本発明の中抜部，本発明の溝又は本発明のスリット内に比較的精確に嵌入さ
れ得、かつ簡単な手段でそこに十分精確に固定され得るように、この又はこれら
の磁場測定系又は磁場勾配測定系は作られていることを特徴とする請求項１に記
載の装置と方法。 - 【請求項１１】 磁場測定系又は磁場勾配測定系は、 ａ）例えば、ホールプレート又は垂直に若しくはシリンダ状に組込まれたホール センサの形態でホール効果に基づいて作動するか、又は、 ｂ）ホール効果に基づいて作動し、特に微細系技術的に組込まれた磁束集中器を 使用するか、又は、 ｃ）ホール効果に基づいて作動し、バイポーラ技術，ＣＭＯＳ技術又はＢＩＣＭ ＯＳ技術のような、例えばＩＶ族半導体材料又はＩＩＩ−Ｖ族半導体材料を 使用した標準的な方法によって作られる、特に特殊に形成された磁場感知領 域を有するか、又は、 ｄ）異方性の、大きな、巨大な又はその他の磁気抵抗効果（ＡＭＲ，ＧＭＲ，Ｃ ＭＲ）に基づいて作動するか、又は、 ｅ）変圧的な原理を使用するか、又は、 ｆ）ジョセフソン効果に基づいて、特に組込まれたＳＱＵＩＤ´ｓとしての構造 で作動するか、又は、 ｇ）磁場又は磁場勾配の印加時に適切な出力信号を出力するその他の物理的な効 果と原理を使用するか、又は、 ｈ）上述した複数の原理又は効果を使用することを特徴とする請求項１に記載の
方法。 - 【請求項１２】 例えば、電圧や電力のような電流によって誘導可能な値が
、算出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項１３】 例えば使用されたセンサチップやセンサ微細系やセンサ配
置のハウジングの、特に一体化された複数の磁場測定装置の構成要素自体にもな
り得る、例えば金属板や蒸着された金属膜や金属粒子を含んだ合成樹脂や軟磁性
材料として構成された例えば付加的な金属部材を装着するような適切な手段によ
って、装置の全体又はその一部だけが、外部の電磁的な雑音場から遮蔽されるこ
とを特徴とする請求項１に記載の装置と方法。 - 【請求項１４】 磁場測定系又は磁場勾配測定系の出力信号が、過電流を検
出するために利用されることを特徴とする請求項１に記載の装置と方法。 - 【請求項１５】 多数の導体ごとに通電する電流を測定するため、それに応
じた数量の本発明の装置が使用されることを特徴とする請求項１に記載の装置と
方法。 - 【請求項１６】 個々の又は多数の本発明にしたがって生成された勾配を測
定するため、磁場の零線の一方の側に対する勾配場の磁束方向だけが、特に１つ
の絶対場測定装置によってそれぞれたどられて、評価のために利用されることを
特徴とする請求項１に記載の装置と方法。 - 【請求項１７】 本発明の装置の全体が、電位差の発生なしに電流を測定す
るユニットとして構成され、特にこの構成されたユニットの複数の導体端部で、
測定すべき電流を通電させる電流導体に適切に接続されることを特徴とする請求
項１に記載の装置と方法。 - 【請求項１８】 勾配を生成する本発明の導体は、照準器の一部として既に
構成されているか又はこの照準器に内蔵されていて、それらの勾配を測定するの
に適した複数の装置が、一般的な量産品として本発明の中抜部の周囲に沿って同
様に設置され、かつそこで位置決めされることを特徴とする請求項１に記載の装
置と方法。 - 【請求項１９】 特に大電流を測定する場合に、１本の導体の本発明の中抜
部内でか又は１本の導体の相違する本発明の中抜部の周囲に沿って測定される相
違する磁場測定系又は磁場勾配測定系の測定値が、評価時に雑音成分を最少にす
るか又は除去するのに適している方法で互いに数学的に結合されることを特徴と
する請求項１に記載の装置と方法。 - 【請求項２０】 本発明にしたがって１本の直線状の導体によって生成され
る複数の相違する勾配が、上述した各種の又はその他の方法によって測定される
ことを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の装置と方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19838536A DE19838536A1 (de) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | Vorrichtung und Verfahren zur Bildung eines oder mehrerer Magnetfeldgradienten durch einen geraden Leiter |
| DE19838536.6 | 1998-08-25 | ||
| PCT/EP1999/006109 WO2000011482A1 (de) | 1998-08-25 | 1999-08-20 | Vorrichtung und verfahren zur bildung eines oder mehrerer magnetfeldgradienten durch einen geraden leiter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002523751A true JP2002523751A (ja) | 2002-07-30 |
Family
ID=7878617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000566686A Pending JP2002523751A (ja) | 1998-08-25 | 1999-08-20 | 電流を電位差の発生なしに測定する方法及び電位差の発生のない電流測定装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6636029B1 (ja) |
| EP (1) | EP1110094B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002523751A (ja) |
| DE (2) | DE19838536A1 (ja) |
| WO (1) | WO2000011482A1 (ja) |
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