JP2703919B2 - 電流検出器 - Google Patents
電流検出器Info
- Publication number
- JP2703919B2 JP2703919B2 JP63052640A JP5264088A JP2703919B2 JP 2703919 B2 JP2703919 B2 JP 2703919B2 JP 63052640 A JP63052640 A JP 63052640A JP 5264088 A JP5264088 A JP 5264088A JP 2703919 B2 JP2703919 B2 JP 2703919B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- magnetic core
- current detector
- magnetic
- amorphous alloy
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は導体を流れる電流を非接触で検出する電流検
出器に関する。
出器に関する。
（従来の発明） ケーブル等の導体を流れる電流を非接触で検出する電
流検出器として、導体を流れる電流によってその周囲に
電流の大きさに対応した磁界が発生することを利用し、
該導体の近傍に磁気コアを置き、この磁気コアを通る・
磁束をホール素子のような磁気センサで検出して、電流
検出を行うものが知られている。
流検出器として、導体を流れる電流によってその周囲に
電流の大きさに対応した磁界が発生することを利用し、
該導体の近傍に磁気コアを置き、この磁気コアを通る・
磁束をホール素子のような磁気センサで検出して、電流
検出を行うものが知られている。
このような電流検出器において、従来では磁気コアに
ケイ素鋼板、フェライト等が使用されている。
ケイ素鋼板、フェライト等が使用されている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、ケイ素鋼板を用いた磁気コアは損失が
大きいため、特に高周波電流を検出する場合、磁気コア
が発熱するという問題がある。
大きいため、特に高周波電流を検出する場合、磁気コア
が発熱するという問題がある。
さらに、ケイ素鋼板は圧延加工により形成される関係
で板厚であまり薄くすることができないので、磁気コア
の周波数特性が悪く、高周波電流に対する検出感度が低
下するという問題があった。
で板厚であまり薄くすることができないので、磁気コア
の周波数特性が悪く、高周波電流に対する検出感度が低
下するという問題があった。
また、フェライトを用いた磁気コアは飽和磁束密度が
低いので、微小電流から大電流まで検出を可能とするた
めには、コアの断面積を大きくする必要があり、検出器
が大型化する。
低いので、微小電流から大電流まで検出を可能とするた
めには、コアの断面積を大きくする必要があり、検出器
が大型化する。
また最近特開昭62−67463号公報に開示されているよ
うにFe基アモルファス合金を用いた電流検出器が検討さ
れているが極微小電流の検出に対しては問題がある。
うにFe基アモルファス合金を用いた電流検出器が検討さ
れているが極微小電流の検出に対しては問題がある。
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされ
たもので、磁気コアの発熱が小さく、また直流から高周
波に至るまで容易に電流を検出でき、さらにコアの大型
化を伴うことなく微小電流から大電流まで検出可能な電
流検出器を提供することを目的とする。
たもので、磁気コアの発熱が小さく、また直流から高周
波に至るまで容易に電流を検出でき、さらにコアの大型
化を伴うことなく微小電流から大電流まで検出可能な電
流検出器を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段と作用） 本発明は、この目的を達成するため、被検出電流が流
れる導体近傍に設置され、該導体が発生する磁界を検出
する構成としてCo基アモルファス合金から成る磁心とこ
の磁心のギャップ部にホール素子を設けてなることを特
徴とする。
れる導体近傍に設置され、該導体が発生する磁界を検出
する構成としてCo基アモルファス合金から成る磁心とこ
の磁心のギャップ部にホール素子を設けてなることを特
徴とする。
本発明に用いるCo基アモルファス合金は表面粗さRfが Rf≧0.3 であることが好ましい。ここでRfはJIS規格（B0601）の
基準長さ25mmにおける10点平均粗さ、および薄帯の重量
より求めた平均板厚をそれぞれRz,tとしたときのRz/tで
あるRfが0.3未満の場合、電流検出値の安定性に問題が
ある。本発明のCo基アモルファス合金の表面粗さは、薄
帯製造時に実現しても、製造後にスクラッチ等の処理に
より薄帯表面に凹凸をつけてもよいなお、薄帯長手方向
にある周期性をもった凹凸によりRf≧0.3であることが
好ましい。
基準長さ25mmにおける10点平均粗さ、および薄帯の重量
より求めた平均板厚をそれぞれRz,tとしたときのRz/tで
あるRfが0.3未満の場合、電流検出値の安定性に問題が
ある。本発明のCo基アモルファス合金の表面粗さは、薄
帯製造時に実現しても、製造後にスクラッチ等の処理に
より薄帯表面に凹凸をつけてもよいなお、薄帯長手方向
にある周期性をもった凹凸によりRf≧0.3であることが
好ましい。
また本発明に用いるCo基アモルファス合金は感度と特
性の安定性を考慮すると飽和磁束密度かが4KG〜8KGであ
り好ましくは5KG〜7KGである。飽和磁歪定数は絶対値で
１×10-6以下が好ましい。上記特性を示すCo基アモルフ
ァス合金の合金組成の一例を一般式で表わすと （Co1-a-bFeaMb）100-z （Si1-cBc）ｚ 0 ≦ａ≦0.08 0 ≦ｂ≦0.10 0.3≦ｃ≦0.9 15 ≦ｚ≦32 M:Ti,V,Cr,Mn,Cn,Mo,Nb,Wから選ばれる少なくとも１種
以上 であり、上記特性を満足するように適宜組成が決められ
る。
性の安定性を考慮すると飽和磁束密度かが4KG〜8KGであ
り好ましくは5KG〜7KGである。飽和磁歪定数は絶対値で
１×10-6以下が好ましい。上記特性を示すCo基アモルフ
ァス合金の合金組成の一例を一般式で表わすと （Co1-a-bFeaMb）100-z （Si1-cBc）ｚ 0 ≦ａ≦0.08 0 ≦ｂ≦0.10 0.3≦ｃ≦0.9 15 ≦ｚ≦32 M:Ti,V,Cr,Mn,Cn,Mo,Nb,Wから選ばれる少なくとも１種
以上 であり、上記特性を満足するように適宜組成が決められ
る。
本発明において、アモルファス合金は通常の液体急冷
法によって長尺薄帯状の試料として得ることができ、こ
れを巻回あるいは積層することによりトロイダル状磁心
を形成する。該磁心に対し熱処理を施した後樹脂含浸を
行ない一部をカットする。このギャップ部にホール素子
を挿入し電流検出器を構成する。この様にして得られた
電流検出器は、磁心の鉄損が極めて小さい上に微小電
流、特に1A以下の電流の検出に有効であり10A程度まで
の検出出力の直線性も良好である。なおアモルファスコ
アに薄帯幅方向磁場熱処理を施すとさらに直線性が改善
される。
法によって長尺薄帯状の試料として得ることができ、こ
れを巻回あるいは積層することによりトロイダル状磁心
を形成する。該磁心に対し熱処理を施した後樹脂含浸を
行ない一部をカットする。このギャップ部にホール素子
を挿入し電流検出器を構成する。この様にして得られた
電流検出器は、磁心の鉄損が極めて小さい上に微小電
流、特に1A以下の電流の検出に有効であり10A程度まで
の検出出力の直線性も良好である。なおアモルファスコ
アに薄帯幅方向磁場熱処理を施すとさらに直線性が改善
される。
（実施例） 実施例１ 第１図は本発明の一実施例に係る電流検出器の構成を
示すもので、円週方向の一部の空隙を有したリング状の
磁気コア１と、この磁気コア１の空隙部に設置されたホ
ール素子のような磁気センサ２とにより構成され、磁気
センサ２の出力信号が検出回路３を通して電流検出出力
として取出されるようになっている。検出回路３は例え
ば磁気センサ２がホール素子の場合を例にとると、ホー
ル素子に検出用電圧を印加する電圧源と、磁気コア１か
らホール素子に加わる磁界によるホール電圧を増幅する
増幅器等からなっている。
示すもので、円週方向の一部の空隙を有したリング状の
磁気コア１と、この磁気コア１の空隙部に設置されたホ
ール素子のような磁気センサ２とにより構成され、磁気
センサ２の出力信号が検出回路３を通して電流検出出力
として取出されるようになっている。検出回路３は例え
ば磁気センサ２がホール素子の場合を例にとると、ホー
ル素子に検出用電圧を印加する電圧源と、磁気コア１か
らホール素子に加わる磁界によるホール電圧を増幅する
増幅器等からなっている。
今、被検出電流が流れるケーブル等の導体４を磁気コ
ア１の中央部に貫通させると、その電流によって導体４
の周囲に発生する磁界が磁気コア１を通じて磁気センサ
２に加わり、磁界の大きさに応じた電圧（ホール電圧）
が発生する。この電圧を検出回路を通じて取出すことに
より、導体４を流れる電流を求めることができる。この
磁気コアとして（CO0.98Fe0.05Nb0.02）74Si14B12なる
組成のアモルファス合金を用いた。表面粗さRfは0.38、
飽和磁束密度Bsは6.7KGであり、最適熱処理を施してい
る。
ア１の中央部に貫通させると、その電流によって導体４
の周囲に発生する磁界が磁気コア１を通じて磁気センサ
２に加わり、磁界の大きさに応じた電圧（ホール電圧）
が発生する。この電圧を検出回路を通じて取出すことに
より、導体４を流れる電流を求めることができる。この
磁気コアとして（CO0.98Fe0.05Nb0.02）74Si14B12なる
組成のアモルファス合金を用いた。表面粗さRfは0.38、
飽和磁束密度Bsは6.7KGであり、最適熱処理を施してい
る。
このように構成された電流検出器に対して磁気コアを
貫通する導体に電流を流し、出力を測定した。比較とし
てMn−Znフェライトからなる同一形状の磁心について評
価した上記結果を第２図に電流値0.01〜0.1Aに対する出
力値（Ｖ（Ｉ））をアモロファスコアでの0.01Aの出力
値（Ｖ（0.01））に規格化（Ｖ（Ｉ）/V（0.01））して
示す。これよりアモルファスコアを用いた方が高感度で
あることが明らかである。なお、アモルファスコアを用
いた電流検出器では5Aまで測定したが電流に対する出力
の直線性は保たれていた。
貫通する導体に電流を流し、出力を測定した。比較とし
てMn−Znフェライトからなる同一形状の磁心について評
価した上記結果を第２図に電流値0.01〜0.1Aに対する出
力値（Ｖ（Ｉ））をアモロファスコアでの0.01Aの出力
値（Ｖ（0.01））に規格化（Ｖ（Ｉ）/V（0.01））して
示す。これよりアモルファスコアを用いた方が高感度で
あることが明らかである。なお、アモルファスコアを用
いた電流検出器では5Aまで測定したが電流に対する出力
の直線性は保たれていた。
実施例２ 実施例１と同様の電流検出器を表面粗さの異なる（Co
0.92Fe0.03Mn0.03Ni0.02）72Si15B13アモルファス合金
からなるコアで作製した。なお、合金薄帯の表面粗さRf
は0.18〜0.46の間であり、所定寸法に巻回後歪取り熱処
理を行なっている。
0.92Fe0.03Mn0.03Ni0.02）72Si15B13アモルファス合金
からなるコアで作製した。なお、合金薄帯の表面粗さRf
は0.18〜0.46の間であり、所定寸法に巻回後歪取り熱処
理を行なっている。
これらの電流検出器につき被測定電流と出力との関係
を5Aまで調べ直線性からはずれる電流値（Ｉ）と表面粗
さ（Rf）との相関を求めた。その結果を第３図に示す
が、Rf≧0.3では測定範囲まで直線性が保たれているこ
とがわかる。
を5Aまで調べ直線性からはずれる電流値（Ｉ）と表面粗
さ（Rf）との相関を求めた。その結果を第３図に示す
が、Rf≧0.3では測定範囲まで直線性が保たれているこ
とがわかる。
実施例３ 第１表に示す組成の各種アモルファス合金を用いて、
実施例１と同様の電流検出器を作製した。これらの電流
検出器を用いて、飽和磁束密度Bs（KG）とＩ＝0.01Aに
おける出力値（Ｉ）を同一寸法のMn−Znフェライトの値
（IF）を１として、これとの相対値（I/IF）として求め
た。この結果を第１表に示す。また比較として従来用い
られているMn−Znフェライトを用いた電流検出器につい
ても併せて第１表に示す。
実施例１と同様の電流検出器を作製した。これらの電流
検出器を用いて、飽和磁束密度Bs（KG）とＩ＝0.01Aに
おける出力値（Ｉ）を同一寸法のMn−Znフェライトの値
（IF）を１として、これとの相対値（I/IF）として求め
た。この結果を第１表に示す。また比較として従来用い
られているMn−Znフェライトを用いた電流検出器につい
ても併せて第１表に示す。
上記結果より明らかなように、本発明のCo系アモルフ
ァス合金薄帯を用いた電流検出器は従来のMn−Znフェラ
イトを用いた電流検出器に比べ飽和磁束密度、出力値い
ずれも高い値が得られており、良好な特性を示してい
る。
ァス合金薄帯を用いた電流検出器は従来のMn−Znフェラ
イトを用いた電流検出器に比べ飽和磁束密度、出力値い
ずれも高い値が得られており、良好な特性を示してい
る。
なおこれらのコアについてキュリー温度以下で幅方向
磁場熱処理を施すことにより電流に対する出力値の直線
性は歪取り熱処理に比べ約２倍の電流値まで拡大される
結果を得た。
磁場熱処理を施すことにより電流に対する出力値の直線
性は歪取り熱処理に比べ約２倍の電流値まで拡大される
結果を得た。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば高感度の電流検出
器を提供でき、工業的価値は大である。
器を提供でき、工業的価値は大である。
第１図は本発明の一実施例に係る電流検出器の構成を示
す図、第２図は本発明に基づく電流検出器の測定電流と
出力値との関係を示す図、 第３図はアモルファス合金薄帯の表面性と電流検出にお
ける直線性の上限値との関係を示す １……磁気コア、２……磁気センサ、３……検出回路、
４……導体
す図、第２図は本発明に基づく電流検出器の測定電流と
出力値との関係を示す図、 第３図はアモルファス合金薄帯の表面性と電流検出にお
ける直線性の上限値との関係を示す １……磁気コア、２……磁気センサ、３……検出回路、
４……導体
Claims (3)
- 【請求項１】被検出電流が流れる導体の近傍に設置され
る磁気コアと、この磁気コアを通る磁束を検出する磁気
センサとを備えた電流検出器において、 前記磁気コアがCo基アモルファス合金により形成されて
いること、及び、 磁気コアを構成する該Co基アモルファス合金の表面粗さ
が、JIS規格B0601の基準長さ25mmにおける10点平均粗さ
をRzとし、薄帯の重さにより求めた平均板厚をｔとした
場合のRz/tの値をRfで表したとき、Rf≧0.3であること を特徴とする電流検出器。 - 【請求項２】前記磁気コアを構成するCo基アモルファス
合金の飽和磁歪定数が絶対値で１×10-6以下であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電流検出
器。 - 【請求項３】前記磁気コアを構成するCo基アモルファス
合金コアは、薄帯幅方向に磁場熱処理を施されることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電流検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63052640A JP2703919B2 (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | 電流検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63052640A JP2703919B2 (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | 電流検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01227070A JPH01227070A (ja) | 1989-09-11 |
| JP2703919B2 true JP2703919B2 (ja) | 1998-01-26 |
Family
ID=12920433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63052640A Expired - Lifetime JP2703919B2 (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | 電流検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2703919B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0619377B2 (ja) * | 1985-09-20 | 1994-03-16 | 株式会社東芝 | 電流検出器 |
| JPS62124250A (ja) * | 1985-11-25 | 1987-06-05 | Toshiba Corp | 電流検出装置用非晶質合金 |
-
1988
- 1988-03-08 JP JP63052640A patent/JP2703919B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01227070A (ja) | 1989-09-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071003 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081003 Year of fee payment: 11 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081003 Year of fee payment: 11 |