JP2005249679A

JP2005249679A - 電線の導体欠陥検知用センサ

Info

Publication number: JP2005249679A
Application number: JP2004062708A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Toyoda; 一実豊田; Kazuyuki Izawa; 和幸井澤; Hideki Waku; 英樹和久
Original assignee: Tohoku Electric Power Co Inc; Uchihashi Estec Co Ltd
Current assignee: Tohoku Electric Power Co Inc; Uchihashi Estec Co Ltd
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2004-03-05
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2024-03-05
Also published as: JP4698959B2

Abstract

【課題】電線の導体の欠陥を該電線の導体電流に基づく周回路磁界の導体欠陥無しのときの基準周回路磁界に対する分布変化から検出する方法において使用するセンサにおいて、センサの小型化を図る。
【解決手段】電線の導体の欠陥を該電線の導体電流に基づく周回路磁界の導体欠陥無しのときの基準周回路磁界に対する分布変化から検出する方法において使用されるセンサであり、磁気センサ素子がＭＲ素子、ホール素子、フラックスゲートセンサ等であり、磁気センサ素子に基づく出力特性が極性判別可能なリニア特性であり、該磁気センサ素子１の最大感磁方向が電線８と同心円ｃの周方向と直角方向に向けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は電線の撚合導体の欠陥を検知するのに使用するセンサに関し、通電・活線状態で断線、傷、不導体化並びに応力腐食割れ等の劣化といった不良並びに欠陥を検知するのに有用なセンサである。

通電・活線状態で断線、傷、不導体化並びに応力腐食割れ等の劣化といった不良(欠陥)を検知する方法の一つとして、実際に流されている負荷電流が欠陥部分で乱れを生じ、それによって発生する磁場の変化を検出する方法が知られている。
電線の撚合導体に欠陥が発生すると、その箇所の導体断面の輪郭が非円形化され、同断面の電流路中心がずれる結果、導体電流に基づく周回路磁界の分布が変化するに至る。
そこで、この周回路磁界分布の変化や電流路断面の中心変位を検出して前記撚線導体の欠陥を検知することが提案されている。（特許文献１、非特許文献１）

特開平１０−７３６３１号公報野中崇、他２名，「配電線の非破壊磁気探傷に関する基礎的検討」Ｔ，ＩＥＥjapan,Ｖｏｌ，１２１−Ａ，Ｎｏ．３，２００１，ｐ２８２−２８７

特許文献１では、図１０に示す、電線の周囲にサーチコイル１，１’を１８０°隔てた対の複数対で電線中心から等距離の位置にて配設し、サーチコイルのコア方向と電線同心円の接線方向とを一致させ、各対の両サーチコイルの出力の差をセンサ出力としている。
図１０において、撚線導体の電流路断面の中心の変位がゼロ、すなわち周回路磁界分布変化が無い場合、両コイルの出力が等しくセンサ出力が０となり欠陥無しと評価される。周回路磁界分布変化が生じている場合、両コイルの出力が等しくならずにセンサ出力が発生し、欠陥有りと評価される。

非特許文献１では、図１１に示すように電流路断面の中心Ｃ1(Cx1,Cy1)が任意座標点ｐ1(x1,y1)及びｐ2(x2,y2)とそれら任意座標点ｐ1(x1,y1)及びｐ2(x2,y2)での磁束密度(Ｂｘ1，Ｂy1)及び(Ｂｘ2，Ｂy2)から次式で与えられることから

任意座標点ｐ1(x1,y1)における磁束密度(Ｂｘ1，Ｂy1)及びｐ2(x2,y2)における磁束密度(Ｂｘ2，Ｂy2)をサーチコイルにより測定し、これらの測定値から電流路断面の中心座標Ｃ1(Cx1,Cy1)を計算し、この中心座標の変位から撚線導体の欠陥を評価している。

導体電流をＩとすると、導体中心から距離ｒにおける磁束密度Ｂは、
Ｂ＝μoＩ／（２πｒ）
で与えられ、導体中心のずれ距離をΔＬとすれば、磁束密度変化ΔＢはΔＢ∝ＢΔＬ／ｒとなる。
架線された電線には、数１０Ａ〜数１００Ａの電流が通電されており、電線外周上での磁束密度は極めて高い。例えば、電流値を１５０Ａ、電線半径を１５ｍｍとすると、電線表面での磁束密度は１６００Ａ／ｍもの高磁束密度となる。サーチコイル等の磁界センサには、測定限度があり、１６００Ａ／ｍもの高磁界を測定することは困難である。
しかるに、上記従来例では、サーチコイルをその感磁方向を電線の周回路磁界の方向に向けて磁界を測定するか、検出しており、１５０Ａもの高導体電流に対しては、レンジ上、サーチコイルを電線中心からかなり隔てた位置に配置する必要があり、センサの大型化が避けられない。

本発明の目的は、電線の導体の欠陥を該電線の導体電流に基づく周回路磁界の導体欠陥無しのときの基準周回路磁界に対する分布変化から検出する方法において使用するセンサにおいて、センサの小型化を図ることにある。

請求項１に係る電線の導体欠陥検知用センサは、電線の導体の欠陥を該電線の導体電流に基づく周回路磁界の導体欠陥無しのときの基準周回路磁界に対する分布変化から検出する方法において使用されるセンサであり、磁気センサ素子がＭＲ素子、ホール素子、フラックスゲートセンサ等であり、磁気センサ素子に基づく出力特性が極性判別可能なリニア特性であり、該磁気センサ素子の最大感磁方向が電線と同心円の周方向と直角方向に向けられていることを特徴とする。

請求項２に係る電線の導体欠陥検知用センサは、請求項１のセンサにおいて、磁気センサ素子が電線の周方向に１８０°隔てた２箇とされ、両磁気センサ素子が電線中心から等距離の位置に配設され、両磁気センサ素子の感磁方向が逆方向とされ、各磁気センサ素子に基づく出力が重畳若しくは加算されてセンサ出力とされることを特徴とする。

請求項３に係る電線の導体欠陥検知用センサは、請求項１のセンサにおいて、磁気センサ素子が電線の周方向に１８０°隔てた２箇とされ、両磁気センサ素子が電線中心から等距離の位置に配設され、両磁気センサ素子が感磁方向を逆方向とするように直列接続され、この直列磁気センサ素子に基づく検出出力がセンサ出力とされることを特徴とする。

請求項４に係る電線の導体欠陥検知用センサは、請求項１のセンサにおいて、磁気センサ素子が電線の周方向に１８０°隔てた２箇とされ、両磁気センサ素子が電線中心から等距離の位置に配設され、両磁気センサ素子の感磁方向が同方向とされ、各磁気センサ素子に基づく出力が減算または差動増幅されてセンサ出力とされていることを特徴とする。

請求項５に係る電線の導体欠陥検知用センサは、請求項１のセンサにおいて、磁気センサ素子が電線の周方向に１８０°隔てた２箇を１対とする２対とされ、両対が前記周方向に所定の角度で隔てられ、全磁気センサ素子が電線中心から等距離の位置に配設され、対をなす両磁気センサ素子の感磁方向が逆方向とされ、対をなす各磁気センサ素子に基づく出力が重畳若しくは加算されて出力され、更にその２箇の出力が重畳若しくは加算されてセンサ出力とされることを特徴とする。

請求項６に係る電線の導体欠陥検知用センサは、請求項１のセンサにおいて、磁気センサ素子が電線の周方向に１８０°隔てた２箇を１対とする２対とされ、両対が前記周方向に所定の角度で隔てられ、全磁気センサ素子が電線中心から等距離の位置に配設され、対をなす両磁気センサ素子の感磁方向が同方向とされ、各対の磁気センサ素子に基づく検出出力が減算または差動増幅され、これら２箇の減算または差動増幅出力が重畳若しくは加算されてセンサ出力とされることを特徴とする。

請求項７に係る電線の導体欠陥検知用センサは、請求項１のセンサにおいて、磁気センサ素子が電線の周方向に１８０°隔てた２箇を１対とする２対とされ、両対が前記周方向に所定の角度で隔てられ、全磁気センサ素子が電線中心から等距離の位置に配設され、異なる対の一方の磁気センサ素子が直列に接続され、同じく他方の磁気センサ素子が前記直列磁気センサ素子と逆極性の感磁方向となるように直列に接続され、各直列接続磁気センサ素子に基づく両出力が重畳若しくは加算されてセンサ出力とされることを特徴とする。

請求項８に係る電線の導体欠陥検知用センサは、請求項１のセンサにおいて、磁気センサ素子が電線の周方向に１８０°隔てた２箇を１対とする２対とされ、両対が前記周方向に所定の角度で隔てられ、全磁気センサ素子が電線中心から等距離の位置に配設され、異なる対の一方の磁気センサ素子が直列に接続され、同じく他方の磁気センサ素子が前記直列磁気センサ素子と逆極性の感磁方向となるように直列に接続され、各直列接続磁気センサ素子に基づく両出力が減算または差動増幅されてセンサ出力とされることを特徴とする。

センサ素子の最大感磁方向を電線と同心円の周方向と直角方向としてあるから、センサ素子の最大感磁方向に作用する磁界成分が小さく、周回路磁界強さの大なる電線の外面に接近してセンサ素子を配設しても磁界検出できる。従って、センサを小型化できる。更に、電線の周りに１８０°隔てた前記磁気センサ素子の対の逆極性出力とその出力の加算若しくは重畳、または同磁気センサ素子の対の同極性出力とその出力の減算若しくは差動増幅による同相除去によって内外ノイズの影響を排除できる。
従って、前記周回路磁界の変化を良好に検知でき、電線の導体欠陥を円滑に検知できる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１において、８は電線、９はセンサ基板であり、電線挿通用スリット９１が設けられている。
１はＭＲ素子、ホール素子またはフラックスゲートコイル等の磁気センサ素子、２は処理回路であり、磁気センサ素子１の感磁成分を被検出量として図２に示すような極性判別可能なリニア特性を呈し、被検出量Ｈｘに比例した出力値Ｅoutを出力する。磁気センサ素子１は電線中心から距離ｒの位置に最大感磁方向を電線と同心の円ｃの周方向と直角に向けて配設してある。３はセンサ出力端である。
前述した通り、導体素線に欠陥が発生すると導電路断面の電流中心ずれ、周回路磁界の分布が変化するに至る。
図３において、導電路断面の電流中心のずれが発生していないときの電線中心ｏから距離ｒでの基準周回路磁界の強度Ｈは

Ｈ＝Ｉ／（２πｒ）
で与えられる。
磁気センサ素子１の最大感磁方向とずれの方向とがなす角度をα、ずれ距離をΔＬとすれば、

ｘ^２＝ｒ^２＋（ΔＬ）^２−２ｒ・ΔＬcosα

sinζ/ΔＬ＝sinα/ｘ

が成立し、導電路断面中心ｏ’のもとでの距離ｘでの周回路磁界強さＨ’＝Ｉ／（２πｘ）における磁気センサ素子１の感磁成分、すなわち最大感磁方向成分ｈａは、

ｈａ＝Ｈ’sinζ

で与えられる。
上記の諸式からｈａを求めると

〔式１〕ｈａ≒Ｈ（ΔＬ／ｒ）sinα／〔１−２（ΔＬ／ｒ）cosα〕

が成立する。
この感磁量ｈａは、電線外周近傍の周方向磁界Ｈが大であるにもかかわらずΔＬ≪ｒのために小であり、磁気センサ素子を電線の外周近傍に配設してセンサを小型にできる。

図４は請求項２に係る電線の導体欠陥検知用センサの一実施例を示す図面である。
図４において、８は電線である。９はセンサ基板であり、電線挿入用スロツト９１を有する。１，１’は電線の周りに１８０°の角度を隔て、かつ電線中心から等距離を隔てて配設した磁気センサ素子、２，２’は各磁気センサ素子１，１’に対する処理回路であり、各磁気センサ素子１，１’の最大感磁方向を電線と同心の円周と直角方向とし、磁気センサ素子に基づく出力が逆極性となるように各磁気センサ素子１，１’の感磁方向を逆方向としてある。
両磁気センサ素子１，１’に基づく出力が加算若しくは重畳されてセンサ出力とされる。Ａｄは加算回路乃至は重畳回路を示している。
図４において、前記した周回路磁界分布の変化により一方１の磁気センサ素子が感磁する磁界成分をｈａ、地磁気等の外部ノイズに対する感磁成分をＮａとすると、この磁気センサ素子１’が感磁する磁界強さＨａは、Ｈａ＝ｈａ＋Ｎａである。
この磁気センサ素子１’に基づく出力Ｅａは前記リニア出力特性の係数をｋとして

Ｅａ＝ｋＨａ＝ｋ（ｈａ＋Ｎａ）

で与えられる。
他方の磁気センサ素子１’が前記した周回路磁界分布の変化により感磁する成分は、図３において、前記ｈａに対しαを−（１８０°−α）と置き、周回路磁界の方向が逆であることを勘案し

〔式２〕ｈａ’≒Ｈ（ΔＬ／ｒ）sinα／〔１＋２（ΔＬ／ｒ）cosα〕

で与えられる。
他方の磁気センサ素子１’が感磁する磁界強さｈａ’は、両素子１，１’の感磁方向を逆極性としてあるから、Ｈａ’＝−（ｈａ’＋Ｎａ）であり、この磁気センサ素子１’に基づく出力Ｅａは前記と同様、リニア出力特性の係数をｋとして

Ｅａ’＝ｋＨａ’＝−ｋ（ｈａ’＋Ｎａ）

で与えられる。
両出力Ｅａ，Ｅａ’を加算若しくは重畳したセンサ出力Ｅoutは

Ｅout＝Ｅａ＋Ｅａ’＝ｋ（ｈａ−ｈａ’）≒２ｋＨ〔（ΔＬ／ｒ）^２sin２α

で与えられる。

図５は請求項３に係る電線の導体欠陥検知用センサの一実施例を示す図面である。
１，１’は電線の周りに１８０°の角度を隔て、かつ電線中心から等距離を隔てて配設した磁気センサ素子であり、両磁気センサ素子をその感磁方向を同極性とするように直列接続し、直列磁気センサ素子に処理回路２を接続し、その処理回路２の出力をセンサ出力としている。
前記した周回路磁界分布の変化により各磁気センサ素子が感磁する磁界成分をｈａ、ｈａ’とし、地磁気等の外部ノイズに対する感磁成分をＮａとすると、両磁気センサ素子の感磁方向を同方向としてあるから、一方の磁気センサ素子１の感磁成分が（ｈａ＋Ｎａ）であり、他方の磁気センサ素子１’の感磁成分が（ｈａ’＋Ｎａ）であり、両磁気センサ素子１，１’を感磁方向を逆極性とするように直列接続してあるから、直列接続磁気センサ素子が全体として感磁する感磁成分は、ｈａ−ｈａ’であり、センサ出力Ｅoutがｋ（ｈａ−ｈａ’）で与えられる。従って、

Ｅout≒２ｋＨ〔（ΔＬ／ｒ）^２sin２α

である。
図６は請求項４に係る電線の導体欠陥検知用センサの一実施例を示す図面である。
図６において、１，１’は電線８の周りに１８０°の角度を隔て、かつ電線中心から等距離を隔てて配設した磁気センサ素子であり、両磁気センサ素子１，１’をその感磁方向を同極性とするよ配設し、各磁気センサ素子の処理回路による検出出力を減算または差動増幅してセンサ出力としている。Ｄｍは減算または差動増幅器を示している。
前記した周回路磁界分布の変化により各磁気センサ素子が感磁する磁界成分をｈａ、ｈａ’とし、地磁気等の外部ノイズに対する感磁成分をＮａとすると、両磁気センサ素子の感磁方向を同方向としてあるから、一方の磁気センサ素子１の感磁成分が（ｈａ＋Ｎａ）であり、他方の磁気センサ素子１’の感磁成分が（ｈａ’＋Ｎａ）であり、各感磁成分（ｈａ＋Ｎａ），（ｈａ’＋Ｎａ）に基づく処理回路２，２’の検出出力を減算または差動増幅してセンサ出力としているから、センサ出力Ｅoutがk（ｈａ＋Ｎａ）−k（ｈａ’＋Ｎａ）で与えられ、センサ出力Ｅout＝ｋ（ｈａ−ｈａ’）から、

Ｅout≒２ｋＨ（ΔＬ／ｒ）^２sin２α

となる。
図７は請求項５に係る電線の導体欠陥検知用センサの一実施例を示す図面である。
図７において、８は電線、９はセンサ基板であり、電線８の周りに１８０°の角度を隔て、かつ電線中心から等距離を隔て、感磁方向を電線と同心の円の周方向と直角方向とした一対の磁気センサ素子（１ａ，１ａ’）と（１ｂ，１ｂ’）の２つの対ａ，ｂを電線の周方向に所定の角度βを隔てて配設し、各磁気センサ素子１ａ，１ａ’，１ｂ，１ｂ’に処理回路２ａ，２ａ’，２ｂ，２ｂ’を接続し、対（１ａ，１ａ’）、（１ｂ，１ｂ’）をなす磁気センサ素子に基づく出力を逆極性とするようにその対をなす磁気センサ素子１ａと１ａ’及び１ｂと１ｂ’の感磁方向を逆方向とし、これらの出力を加算若しくは重畳回路Ａdaa'及びＡdbb’で加算若しくは重畳し、これらの両出力を更に加算若しくは重畳回路Ａdで加算若しくは重畳してセンサ出力としている。
対ａの一方の磁気センサ素子１ａの前記した周回路磁界分布の変化による感磁成分をｈａ、地磁気等の外部ノイズに対する感磁成分をＮａとすると、この磁気センサ素子が感磁する磁界強さＨａは、Ｈａ＝ｈａ＋Ｎａであり、この磁気センサ素子に基づく出力ＥａはＥａ＝ｋＨａ＝ｋ（ｈａ＋Ｎａ）で与えられる。
対ａの他方の磁気センサ素子１ａ’が感磁する磁界強Ｈａ’さは、前記一方の磁気センサ素子１ａに対し感磁方向を逆極性としてあるから、Ｈａ’＝−（ｈａ’＋Ｎａ）であり、この磁気センサ素子１ａ’に基づく出力Ｅａ’はＥａ’＝ｋＨａ’＝−ｋ（ｈａ’＋Ｎａ）で与えられる。
従って、両出力Ｅａ，Ｅａ’の加算若しくは重畳値Ｅａａ’は

Ｅａａ’＝ｋ（ｈａ−ｈａ’）

で与えられ、地磁気等の外部ノイズＮａの影響を排除できる。このＥａａ’は

Ｅａａ’＝ｋ（ｈａ−ｈａ’）≒４ｋＨ〔（ΔＬ／ｒ）^２sinαcosα＝２ｋＨ〔（ΔＬ／ｒ）^２sin２α

で与えられる。
他方の対ｂの一方の磁気センサ素子１ｂの前記した周回路磁界分布の変化による感磁成分をｈｂ、地磁気等の外部ノイズに対する感磁成分をＮｂとすると、この磁気センサ素子が感磁する磁界強さＨｂは、Ｈｂ＝ｈｂ＋Ｎｂであり、同じ対ｂの他方の磁気センサ素子１ｂ’が感磁する磁界強Ｈｂ’さは、両素子の感磁方向を逆極性としてあるから、Ｈｂ’＝−（ｈｂ’＋Ｎｂ）であり、従って、両出力Ｅｂ，Ｅｂ’の加算若しくは重畳値Ｅｂｂ’は

Ｅｂｂ’＝ｋ（ｈｂ−ｈｂ’）

で与えられ、地磁気等の外部ノイズＮｂの影響を排除できる。
対ａと対ｂとの角度差が図３に示すようにβであるから、このＥｂｂ’は、上記Ｅａａ’においてαを（α＋β）とおくことにより得られ

Ｅｂｂ’≒２ｋＨ〔（ΔＬ／ｒ）^２sin２（α＋β）

であり、Ｅａａ’とＥｂｂ’との加算若しくは重畳出力としてのセンサ出力Ｅoutは

Ｅout≒２ｋＨ〔（ΔＬ／ｒ）^２〔sin２＋sin２（α＋β）〕

で与えられる。
請求項６に係るセンサでは、前記対ａの磁気センサ素子１ａ，１ａ’の感磁方向を同極性とし、対ｂの磁気センサ素子１ｂ，１ｂ’の感磁方向を同極性とし、磁気センサ素子１ａ，１ａ’の処理回路２ａ，２ａ’の出力の加算若しくは重畳量Ｅａａ’と磁気センサ素子１ｂ，１ｂ’の処理回路２ｂ，２ｂ’の出力の加算若しくは重畳量Ｅｂｂ’とを減算または差動増幅してセンサ出力Ｅoutとしており、その出力Ｅoutは

Ｅout≒２ｋＨ〔（ΔＬ／ｒ）^２〔sin２−sin２（α＋β）〕

で与えられる。
図８は請求項７に係る電線の導体欠陥検知用センサの一実施例を示す図面である。
図８において、８は電線、９はセンサ基板であり、電線の周りに１８０°の角度を隔て、かつ電線中心から等距離を隔て、感磁方向を電線と同心の円周と直角方向とした一対の磁気センサ素子を電線の周方向に所定の角度βを隔てて二つの対ａ，ｂで配設し、対ａの一方の磁気センサ素子１ａと対ｂの一方の磁気センサ素子１ｂとを同極性または逆極性とするように直列に接続し、同じく他方の磁気センサ素子１ａ’と１ｂ’とを前記直列接続磁気センサ素子と逆極性とするように直列に接続し、各直列接続磁気センサ素子による出力を加算もしくは重畳してセンサ出力としている。
図８において、前記と同様に周回路磁界の分布変化により対ａの磁気センサ素子１ａの感磁成分がｈａ、同じく対ａの磁気センサ素子１ａ’の感磁成分がｈａ’、地磁気等の外部ノイズに対する感磁成分がＮａ、対ｂの磁気センサ素子１ｂの感磁成分がｈｂ、同じく対ｂの磁気センサ素子１ｂ’の感磁成分がｈｂ’、地磁気等の外部ノイズに対する感磁成分がＮｂであるとすると、
各磁気センサ素子に対する被感磁磁界は、ｈａ＋Ｎａ、ｈａ’＋Ｎａ、ｈｂ＋Ｎｂ、ｈｂ’＋Ｎｂとなり、異なる対の一方の磁気センサ素子の同極性または逆極性直列接続磁気センサ素子の感磁磁界Ｈ_１は

〔式３〕Ｈ_１＝（ｈａ＋Ｎａ）±（ｈｂ’＋Ｎｂ）

となり、この感磁磁界Ｈ_１に基づく検出出力はＥ_１は

Ｅ_１＝ｋＨ_１＝ｋ〔（ｈａ＋Ｎａ）±（ｈｂ’＋Ｎｂ）〕
で与えられ、異なる対の他方の磁気センサ素子が前記直列接続磁気センサ素子とは逆極性の直列接続であるから、この直列接続磁気センサ素子の感磁磁界Ｈ_２は

〔式４〕Ｈ_２＝−〔（ｈｂ＋Ｎｂ）±（ｈａ’＋Ｎａ）〕

となり、これら感磁磁界Ｈ_２に基づく検出出力はＥ_２は
Ｅ_２＝ｋＨ_２＝−ｋ〔（ｈｂ＋Ｎｂ）±（ｈａ’＋Ｎａ）〕

で与えられる。
両検出出力Ｅ_１とＥ_２との加算もしくは重畳であるセンサ出力Ｅoutは

Ｅout＝ｋ〔（ｈａ−ｈａ’）−（ｈｂ−ｈｂ’）〕

または

Ｅout＝ｋ〔（ｈａ＋ｈａ’）−（ｈｂ＋ｈｂ’）〕
であり、地磁気等の外部ノイズＮａ，Ｎｂに対する感磁成分が出力されない。
前記センサ出力Ｅoutは

〔式５〕Ｅout≒２ＫＨ（ΔＬ／ｒ）〔sinα−sin（α＋β）〕

または

〔式６〕Ｅout≒２ＫＨ〔（ΔＬ／ｒ）^２〔sin２α−sin２（α＋β）〕

で与えられる。
図９は請求項８に係る電線の導体欠陥検知用センサの一実施例を示す図面である。
図９においても、図８と同様に電線の周りに１８０°の角度を隔て、かつ電線中心から等距離を隔て、感磁方向を電線と同心の円周と直角方向とした一対の磁気センサ素子を電線の周方向に所定の角度βを隔てて二つの対ａ，ｂで配設し、対ａの一方の磁気センサ素子１ａと対ｂの一方の磁気センサ素子１ｂとを同極性または逆極性とするように直列に接続ししている。対ａの一方の磁気センサ素子１ａと対ｂの一方の磁気センサ素子１ｂ’との同極性または逆極性直列接続磁気センサ素子の感磁磁界Ｈ_１は、図８のセンサと同様に、式３から

Ｈ_１＝（ｈａ＋Ｎａ）±（ｈｂ’＋Ｎｂ）

である。
しかし、図８のセンサでは、他方の磁気センサ素子１ａ’と１ｂとを前記直列接続磁気センサ素子と逆極性とするように直列に接続しているのに対し、図９では他方の磁気センサ素子１ａ’と１ｂとを前記直列接続磁気センサ素子と同極性とするように直列に接続している。対ａ，ｂの他方の磁気センサ素子１ａ’と１ｂとが前記直列接続磁気センサ素子１ａと１ｂ’との直列接続とは同極性の直列接続であるから、この直列接続磁気センサ素子の感磁磁界Ｈ_２は前記の式４とは逆符号となり

Ｈ_２＝＋〔（ｈｂ＋Ｎｂ）±（ｈａ’＋Ｎａ）〕
で与えられる。
これらの感磁磁界Ｈ_１、Ｈ_２による処理回路２a'b、２ab'の出力はｋＨ_１、ｋＨ_２であり、これらの減算または差動増幅出力がセンサ出力Ｅoutとされるから、

Ｅout＝ｋＨ_１−ｋＨ_２＝ｋ〔（ｈａ＋ｈａ’）−（ｈｂ＋ｈｂ’）〕

で与えられ、センサ出力Ｅoutは、前記の式５と同様に

Ｅout≒ｋＨ（ΔＬ／ｒ）〔sinα−sin（α＋β）〕

または、前記の式６と同様に

Ｅout≒２ｋＨ〔（ΔＬ／ｒ）〕^２〔sin２α−sin２（α＋β）〕

で与えられる。
本発明に係る電線の導体欠陥検知用センサにおいては、感磁強さがsin２α（またはsinα）の波形で変化し、αが０、９０°及び１８０°（または０、１８０°及び３６０°）で０となる。
而るに、撚合導体には撚りがかけられており、半ピッチの間にαが０から１８０°に変化し、αが０、９０°及び１８０°（またはαが０、１８０°及び３６０°）となる箇所では前記検知を満足に行ない得ないから、センサを電線の撚合導体の数ピッチ分、このましくは３〜５ピッチ分だけスキャンすることが有効である。

請求項１に係るセンサの一実施例を示す図面である。本発明において使用する磁気センサ素子に基づく出力特性を示す図面である。本発明に係るセンサにおける磁気センサ素子の感磁成分を示す図面である。請求項２に係るセンサの一実施例を示す図面である。請求項３に係るセンサの一実施例を示す図面である。請求項４に係るセンサの一実施例を示す図面である。請求項５に係るセンサの一実施例を示す図面である。請求項７に係るセンサの一実施例を示す図面である。請求項８に係るセンサの一実施例を示す図面である。従来例を示す図面である。上記とは別の従来例を示す図面である。

符号の説明

１磁気センサ素子
１’ 磁気センサ素子
１ａ，１ａ’ 対をなす磁気センサ素子
１ｂ，１ｂ’ 対をなす磁気センサ素子
Ａｄ加算若しくは重畳回路
Ａdab 加算若しくは重畳回路
Ａdab' 加算若しくは重畳回路
Ｄm 減算または差動増幅回路
８電線
ｃ電線と同心の円

Claims

電線の導体の欠陥を該電線の導体電流に基づく周回路磁界の導体欠陥無しのときの基準周回路磁界に対する分布変化から検出する方法において使用されるセンサであり、磁気センサ素子がＭＲ素子、ホール素子、フラックスゲートセンサ等であり、磁気センサ素子に基づく出力特性が極性判別可能なリニア特性であり、該磁気センサ素子の最大感磁方向が電線と同心円の周方向と直角方向に向けられていることを特徴とする電線の導体欠陥検知用センサ。
磁気センサ素子が電線の周方向に１８０°隔てた２箇とされ、両磁気センサ素子が電線中心から等距離の位置に配設され、両磁気センサ素子の感磁方向が逆方向とされ、各磁気センサ素子に基づく出力が重畳若しくは加算されてセンサ出力とされることを特徴とする請求項１記載の電線の導体欠陥検知用センサ。
磁気センサ素子が電線の周方向に１８０°隔てた２箇とされ、両磁気センサ素子が電線中心から等距離の位置に配設され、両磁気センサ素子が感磁方向を逆方向とするように直列接続され、この直列磁気センサ素子に基づく検出出力がセンサ出力とされることを特徴とする請求項１記載の電線の導体欠陥検知用センサ。
磁気センサ素子が電線の周方向に１８０°隔てた２箇とされ、両磁気センサ素子が電線中心から等距離の位置に配設され、両磁気センサ素子の感磁方向が同方向とされ、各磁気センサ素子に基づく出力が減算または差動増幅されてセンサ出力とされる請求項１記載の電線の導体欠陥検知用センサ。
磁気センサ素子が電線の周方向に１８０°隔てた２箇を１対とする２対とされ、両対が前記周方向に所定の角度で隔てられ、全磁気センサ素子が電線中心から等距離の位置に配設され、対をなす両磁気センサ素子の感磁方向が逆方向とされ、対をなす各磁気センサ素子に基づく出力が重畳若しくは加算され、更にそれらの加算若しくは重畳出力がさらに重畳若しくは加算されてセンサ出力とされることを特徴とする請求項１記載の電線の導体欠陥検知用センサ。
磁気センサ素子が電線の周方向に１８０°隔てた２箇を１対とする２対とされ、両対が前記周方向に所定の角度で隔てられ、全磁気センサ素子が電線中心から等距離の位置に配設され、対をなす両磁気センサ素子の感磁方向が同方向とされ、各対の磁気センサ素子に基づく検出出力が減算または差動増幅され、これら２箇の減算または差動増幅出力が重畳若しくは加算されてセンサ出力とされることを特徴とする請求項１記載の電線の導体欠陥検知用センサ。
磁気センサ素子が電線の周方向に１８０°隔てた２箇を１対とする２対とされ、両対が前記周方向に所定の角度で隔てられ、全磁気センサ素子が電線中心から等距離の位置に配設され、異なる対の一方の磁気センサ素子が直列に接続され、同じく他方の磁気センサ素子が前記直列磁気センサ素子と逆極性の感磁方向となるように直列に接続され、各直列接続磁気センサ素子に基づく両出力が重畳若しくは加算されてセンサ出力とされることを特徴とする請求項１記載の電線の導体欠陥検知用センサ。
磁気センサ素子が電線の周方向に１８０°隔てた２箇を１対とする２対とされ、両対が前記周方向に所定の角度で隔てられ、全磁気センサ素子が電線中心から等距離の位置に配設され、異なる対の一方の磁気センサ素子が直列に接続され、同じく他方の磁気センサ素子が前記直列磁気センサ素子と同極性の感磁方向となるように直列に接続され、各直列接続磁気センサ素子に基づく両出力が減算または差動増幅されてセンサ出力とされることを特徴とする請求項１記載の電線の導体欠陥検知用センサ。