JP3151807B2 - 電流検出器 - Google Patents
電流検出器Info
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- JP3151807B2 JP3151807B2 JP16430997A JP16430997A JP3151807B2 JP 3151807 B2 JP3151807 B2 JP 3151807B2 JP 16430997 A JP16430997 A JP 16430997A JP 16430997 A JP16430997 A JP 16430997A JP 3151807 B2 JP3151807 B2 JP 3151807B2
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- Japan
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- current
- current detector
- electric wires
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- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機のよう
な比較的大電流のＡＣラインにおける電流検出に適した
電流検出器に関する。
な比較的大電流のＡＣラインにおける電流検出に適した
電流検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】空気調和機では、コンプレッサに１０Ａ
を超える大電流が流れる関係から、過電流保護対策とし
てＡＣラインで電流値を検出することが行われている。
そして、この電流検出には、通常カレントトランスが使
用されている。
を超える大電流が流れる関係から、過電流保護対策とし
てＡＣラインで電流値を検出することが行われている。
そして、この電流検出には、通常カレントトランスが使
用されている。
【０００３】また、カレントトランスより高精度なＡＣ
電流検出を行うものとして、トロイダルコアと磁気感応
素子を組み合わせた磁気式電流検出器が、例えば実開平
１−１４２８６４号公報に記載されている。この形式の
電流検出器としては種々のバリエーションがあるが、い
ずれの検出器もトロイダルコアの円周方向の一部を切断
してここに磁気感応素子を配置するという点で共通して
いる。
電流検出を行うものとして、トロイダルコアと磁気感応
素子を組み合わせた磁気式電流検出器が、例えば実開平
１−１４２８６４号公報に記載されている。この形式の
電流検出器としては種々のバリエーションがあるが、い
ずれの検出器もトロイダルコアの円周方向の一部を切断
してここに磁気感応素子を配置するという点で共通して
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、空気調和機
のＡＣラインには、前述したカレントトランスとは別に
ラインフィルタが設けられる。このラインフィルタは、
主にコンプレッサ等に起因して機内で発生するノイズが
電源側へ出ていくの防止するためのものであり、通常は
トロイダルタイプのラインコイルを使用している。これ
は円周方向に切れ目のないトロイダルコアに一対の電線
を逆相に同数巻回することにより、コモンモードのノイ
ズを相殺するものである。
のＡＣラインには、前述したカレントトランスとは別に
ラインフィルタが設けられる。このラインフィルタは、
主にコンプレッサ等に起因して機内で発生するノイズが
電源側へ出ていくの防止するためのものであり、通常は
トロイダルタイプのラインコイルを使用している。これ
は円周方向に切れ目のないトロイダルコアに一対の電線
を逆相に同数巻回することにより、コモンモードのノイ
ズを相殺するものである。
【０００５】しかしながら、カレントトランスにはライ
ンフィルタとしての機能がなく、一方ラインフィルタに
は電流検出機能がないため、従来の空気調和機にあって
は、そのＡＣラインにカレントトランスとラインフィル
タの両方を設ける必要があり、この点においてコスト高
を余儀なくされていた。
ンフィルタとしての機能がなく、一方ラインフィルタに
は電流検出機能がないため、従来の空気調和機にあって
は、そのＡＣラインにカレントトランスとラインフィル
タの両方を設ける必要があり、この点においてコスト高
を余儀なくされていた。
【０００６】また、トロイダルコアと磁気感応素子を組
み合わせた従来の磁気式電流検出器は、円周方向の一部
が切断されたトロイダルコアを使用する関係から、その
製造コストが嵩む。そのため、コア部だけを比較して
も、同じトロイダルコアを使用するラインコイルと比べ
て非常にコストの高いものとなっていた。
み合わせた従来の磁気式電流検出器は、円周方向の一部
が切断されたトロイダルコアを使用する関係から、その
製造コストが嵩む。そのため、コア部だけを比較して
も、同じトロイダルコアを使用するラインコイルと比べ
て非常にコストの高いものとなっていた。
【０００７】本発明はかかる事情に鑑みて創案されたも
のであり、磁気式にて電流検出を行うと同時に、ライン
フィルタとしても機能し、しかも従来の磁気式電流検出
器よりも製造コストの安価な電流検出器を提供すること
を目的とする。
のであり、磁気式にて電流検出を行うと同時に、ライン
フィルタとしても機能し、しかも従来の磁気式電流検出
器よりも製造コストの安価な電流検出器を提供すること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる電流検出
器は、検出すべき電流が流れる一対の電線が巻数を違え
て互いに逆相に巻回された環状コアと、環状コアに巻回
された一対の電線の巻回部近傍に配置され、両巻回部の
巻数差に起因して発生する磁界を検出する磁気感応素子
と、磁気感応素子の出力信号を増幅して出力する出力回
路とを具備している。
器は、検出すべき電流が流れる一対の電線が巻数を違え
て互いに逆相に巻回された環状コアと、環状コアに巻回
された一対の電線の巻回部近傍に配置され、両巻回部の
巻数差に起因して発生する磁界を検出する磁気感応素子
と、磁気感応素子の出力信号を増幅して出力する出力回
路とを具備している。
【０００９】検出精度の点から、環状コアとしては円環
状のトロイダルコアが好ましく、且つ、該トロイダルコ
アの中心を挟む対称位置に一対の電線が巻数を違えて逆
相に巻回されると共に、トロイダルコアの中心近傍に磁
気感応素子が配置される構成が好ましい。
状のトロイダルコアが好ましく、且つ、該トロイダルコ
アの中心を挟む対称位置に一対の電線が巻数を違えて逆
相に巻回されると共に、トロイダルコアの中心近傍に磁
気感応素子が配置される構成が好ましい。
【００１０】本発明にかかる電流検出器では、周方向に
切れ目のない環状コアに一対の電線が巻数を違えて逆相
に巻回される。ここで、その巻数差を大きくしなけれ
ば、一対の電線を流れる電流にのるコモンモードのノイ
ズが実質的に相殺される。また、両巻回部の巻数を違え
ることにより、巻回部近傍に、一対の電線を流れる電流
の大きさに対応する磁気が発生し、空気調和機のＡＣラ
インのように電流値が比較的大きい場合は、巻数差が僅
かでも巻回部近傍に発生する磁気が磁気感応素子により
検出され、電流検出が可能となる。
切れ目のない環状コアに一対の電線が巻数を違えて逆相
に巻回される。ここで、その巻数差を大きくしなけれ
ば、一対の電線を流れる電流にのるコモンモードのノイ
ズが実質的に相殺される。また、両巻回部の巻数を違え
ることにより、巻回部近傍に、一対の電線を流れる電流
の大きさに対応する磁気が発生し、空気調和機のＡＣラ
インのように電流値が比較的大きい場合は、巻数差が僅
かでも巻回部近傍に発生する磁気が磁気感応素子により
検出され、電流検出が可能となる。
【００１１】ちなみに、トロイダルタイプのラインコイ
ルの場合は、環状コアに一対の電線が逆相に巻回される
が、それぞれの巻数が同一であるために、一対の電線を
流れる電流の大きさに対応する磁気は生じない。従っ
て、仮に磁気感応素子を設けても電流検出は不可能であ
る。
ルの場合は、環状コアに一対の電線が逆相に巻回される
が、それぞれの巻数が同一であるために、一対の電線を
流れる電流の大きさに対応する磁気は生じない。従っ
て、仮に磁気感応素子を設けても電流検出は不可能であ
る。
【００１２】両巻回部の巻数差は、これが少なすぎる場
合は電流検出が困難となり、逆にこれが多すぎる場合は
ラインフィルタとしての機能の低下が問題となるので、
環状コアに巻回された一対の電線の各巻数は環状コアの
ラインフィルタとしての機能が落ちない程度に設定され
ていることが望ましい。
合は電流検出が困難となり、逆にこれが多すぎる場合は
ラインフィルタとしての機能の低下が問題となるので、
環状コアに巻回された一対の電線の各巻数は環状コアの
ラインフィルタとしての機能が落ちない程度に設定され
ていることが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の実施形態にかかる電
流検出器の回路図、図２は同電流検出器に使用されたホ
ール素子の出力波形図である。
基づいて説明する。図１は本発明の実施形態にかかる電
流検出器の回路図、図２は同電流検出器に使用されたホ
ール素子の出力波形図である。
【００１４】本発明の実施形態にかかる電流検出器は、
例えば空気調和機のＡＣライン（商用電圧１００Ｖ）に
過電流保護のための電流検出器と、ノイズ除去のための
ラインフィルタを兼ねて設けられる。
例えば空気調和機のＡＣライン（商用電圧１００Ｖ）に
過電流保護のための電流検出器と、ノイズ除去のための
ラインフィルタを兼ねて設けられる。
【００１５】この電流検出器は、図１（ａ）に示すよう
に、一対の電線２０ａ，２０ｂが巻回された環状コアと
してのトロイダルコア１０と、トロイダルコア１０の中
心近傍に設けられた磁気感応素子としてのホール素子３
０とを備えており、ホール素子３０の出力は、図１
（ｂ）に図示された出力回路４０により増幅されて出力
される。
に、一対の電線２０ａ，２０ｂが巻回された環状コアと
してのトロイダルコア１０と、トロイダルコア１０の中
心近傍に設けられた磁気感応素子としてのホール素子３
０とを備えており、ホール素子３０の出力は、図１
（ｂ）に図示された出力回路４０により増幅されて出力
される。
【００１６】トロイダルコア１０は、空気調和機のＡＣ
ラインにラインフィルタとして設けられるトロイダルタ
イプのラインコイルに使用されるトロイダルコアと同様
に、円周方向に切れ目のない円環状の磁性体からなる。
ラインにラインフィルタとして設けられるトロイダルタ
イプのラインコイルに使用されるトロイダルコアと同様
に、円周方向に切れ目のない円環状の磁性体からなる。
【００１７】一対の電線２０ａ，２０ｂはＡＣラインに
介装されており、それぞれの巻回部２１ａ，２１ｂはト
ロイダルコア１０の中心を挟む対称位置にあり、それぞ
れの巻数は、トロイダルコア１０が飽和せず且つライン
フィルタとしての必要な機能が得られる範囲内で相違し
ている。
介装されており、それぞれの巻回部２１ａ，２１ｂはト
ロイダルコア１０の中心を挟む対称位置にあり、それぞ
れの巻数は、トロイダルコア１０が飽和せず且つライン
フィルタとしての必要な機能が得られる範囲内で相違し
ている。
【００１８】ホール素子３０は、図示されない基板上に
トロイダルコア１０と共に実装される関係から４脚タイ
プのものとされている。４つの脚のうちの２つの脚は駆
動電圧が印加される入力端子３１ａ，３１ｂである。残
りの２つの脚は周囲の磁界に対応する大きさのＡＣ電圧
信号を逆相で発生する出力端子３２ａ，３２ｂであり、
それぞれに発生するＡＣ電圧信号は出力回路４０に送ら
れる。
トロイダルコア１０と共に実装される関係から４脚タイ
プのものとされている。４つの脚のうちの２つの脚は駆
動電圧が印加される入力端子３１ａ，３１ｂである。残
りの２つの脚は周囲の磁界に対応する大きさのＡＣ電圧
信号を逆相で発生する出力端子３２ａ，３２ｂであり、
それぞれに発生するＡＣ電圧信号は出力回路４０に送ら
れる。
【００１９】出力回路４０では、端子３２ａに発生する
ＡＣ電圧信号が抵抗４１ａ、コンデンサ４２ａを介して
演算増幅器４３ａの−側に入力され増幅される。また、
端子３２ｂに発生するＡＣ電圧信号は抵抗４１ｂ、コン
デンサ４２ｂを介して演算増幅器４３ｂの−側に入力さ
れ増幅される。演算増幅器４３ａ，４３ｂの各＋側には
定電圧が印加されており、また、各−側と出力側の間に
は抵抗４４ａ，４４ｂがそれぞれ挿入されている。そし
て、演算増幅器４３ａ，４３ｂの各出力は、ダイオード
４５ａ，４５ｂにてそれぞれ整流され、コンデンサ４６
により合成されて出力される。後で述べるが、この出力
は端子３２ａ又は端子３２ｂに発生するＡＣ電圧信号を
全波整流した増幅信号となる。
ＡＣ電圧信号が抵抗４１ａ、コンデンサ４２ａを介して
演算増幅器４３ａの−側に入力され増幅される。また、
端子３２ｂに発生するＡＣ電圧信号は抵抗４１ｂ、コン
デンサ４２ｂを介して演算増幅器４３ｂの−側に入力さ
れ増幅される。演算増幅器４３ａ，４３ｂの各＋側には
定電圧が印加されており、また、各−側と出力側の間に
は抵抗４４ａ，４４ｂがそれぞれ挿入されている。そし
て、演算増幅器４３ａ，４３ｂの各出力は、ダイオード
４５ａ，４５ｂにてそれぞれ整流され、コンデンサ４６
により合成されて出力される。後で述べるが、この出力
は端子３２ａ又は端子３２ｂに発生するＡＣ電圧信号を
全波整流した増幅信号となる。
【００２０】次に、本発明の実施形態にかかる電流検出
器の動作について説明する。
器の動作について説明する。
【００２１】一対の電線２０ａ，２０ｂの巻回部２１
ａ，２１ｂにＡＣ電流が流れることにより、２つの磁界
が発生する。ここで、巻回部２１ａ，２１ｂの巻回方向
は逆相であるため、２つの磁界は相互に打ち消し合う
が、巻回部２１ａ，２１ｂの巻数を違えているために、
若干の磁界が残る。この磁界は巻回部２１ａ，２１ｂを
流れるＡＣ電流の大きさに比例したものであるので、こ
れがホール素子３０により検出され、その出力が出力回
路４０で増幅されることにより、電線２０ａ，２０ｂを
流れるＡＣ電流の大きさが検出される。
ａ，２１ｂにＡＣ電流が流れることにより、２つの磁界
が発生する。ここで、巻回部２１ａ，２１ｂの巻回方向
は逆相であるため、２つの磁界は相互に打ち消し合う
が、巻回部２１ａ，２１ｂの巻数を違えているために、
若干の磁界が残る。この磁界は巻回部２１ａ，２１ｂを
流れるＡＣ電流の大きさに比例したものであるので、こ
れがホール素子３０により検出され、その出力が出力回
路４０で増幅されることにより、電線２０ａ，２０ｂを
流れるＡＣ電流の大きさが検出される。
【００２２】ここで、ホール素子３０の出力端子３２
ａ，３２ｂに発生する出力は、磁界の大きさに対応した
逆相のＡＣ電圧信号である。逆相のＡＣ電圧信号は演算
増幅器４３ａ，４３ｂでそれぞれ増幅された後、ダイオ
ード４５ａ，４５ｂにてそれぞれ整流される。これによ
りダイオード４５ａ，４５ｂの出力は逆相の半波整流信
号となり、これがコンデンサ４６により合成されること
により、その出力は端子３２ａ又は端子３２ｂに発生す
るＡＣ電圧信号を全波整流した増幅信号となる。このよ
うな全波整流信号を形成することにより、優れた応答性
が得られる。
ａ，３２ｂに発生する出力は、磁界の大きさに対応した
逆相のＡＣ電圧信号である。逆相のＡＣ電圧信号は演算
増幅器４３ａ，４３ｂでそれぞれ増幅された後、ダイオ
ード４５ａ，４５ｂにてそれぞれ整流される。これによ
りダイオード４５ａ，４５ｂの出力は逆相の半波整流信
号となり、これがコンデンサ４６により合成されること
により、その出力は端子３２ａ又は端子３２ｂに発生す
るＡＣ電圧信号を全波整流した増幅信号となる。このよ
うな全波整流信号を形成することにより、優れた応答性
が得られる。
【００２３】また、巻回部２１ａ，２１ｂの巻数を違え
ているとは言え、基本的には巻回部２１ａ，２１ｂの巻
回方向が逆相であり、それぞれの磁界が相互に打ち消し
合うことになるため、ＡＣ電流にのるコモンモードのノ
イズが除去される。
ているとは言え、基本的には巻回部２１ａ，２１ｂの巻
回方向が逆相であり、それぞれの磁界が相互に打ち消し
合うことになるため、ＡＣ電流にのるコモンモードのノ
イズが除去される。
【００２４】本発明者による実験によると、巻回部２１
ａ，２１ｂの巻数を１ターンだけ変えるだけで、ホール
素子３０による電流検出が可能となり、且つ、その程度
の巻数差ではトロイダルコア１０のラインフィルタとし
ての機能が事実上低下しないことが確認されている。
ａ，２１ｂの巻数を１ターンだけ変えるだけで、ホール
素子３０による電流検出が可能となり、且つ、その程度
の巻数差ではトロイダルコア１０のラインフィルタとし
ての機能が事実上低下しないことが確認されている。
【００２５】本発明の実施形態にかかる電流検出器を空
気調和機のＡＣラインに設けた。そのときのホール素子
の出力信号を示したのが図２の電圧波形図であり、上段
の波形は空気調和機の運転消費電力が５００Ｗ時である
とき、下段の波形は１２００Ｗ時であるときをそれぞれ
示している。ホール素子の出力信号からＡＣ電流の検出
が可能であるだけでなく、ノイズも実際上問題のないレ
ベルまで除去されており、十分なフィルタ効果も得られ
ることが判った。なお、ホール素子としてはガリウム砒
素系のものを用いた。
気調和機のＡＣラインに設けた。そのときのホール素子
の出力信号を示したのが図２の電圧波形図であり、上段
の波形は空気調和機の運転消費電力が５００Ｗ時である
とき、下段の波形は１２００Ｗ時であるときをそれぞれ
示している。ホール素子の出力信号からＡＣ電流の検出
が可能であるだけでなく、ノイズも実際上問題のないレ
ベルまで除去されており、十分なフィルタ効果も得られ
ることが判った。なお、ホール素子としてはガリウム砒
素系のものを用いた。
【００２６】なお、上記実施形態では、磁気感応素子と
してホール素子を用いたが、磁気変化を抵抗変化として
検出するＭＲ素子等の使用も可能であり、その種類を限
定するものではない。これに関連して、ホール素子とし
てはガリウム砒素系とインジウム系の２種類があり、前
者は温度特性が良く後者は感度が高いが、本発明ではそ
のいずれを用いてもよい。
してホール素子を用いたが、磁気変化を抵抗変化として
検出するＭＲ素子等の使用も可能であり、その種類を限
定するものではない。これに関連して、ホール素子とし
てはガリウム砒素系とインジウム系の２種類があり、前
者は温度特性が良く後者は感度が高いが、本発明ではそ
のいずれを用いてもよい。
【００２７】環状コアについてもトロイダルコア１０に
限定するものではなく、周方向に切れ目のないものであ
れば角形のものでもよい。同様に、巻回部２１ａ，２１
ｂの配置位置及び磁気感応素子の配置位置についても、
環状コアの形状等に応じて適宜変更が可能である。
限定するものではなく、周方向に切れ目のないものであ
れば角形のものでもよい。同様に、巻回部２１ａ，２１
ｂの配置位置及び磁気感応素子の配置位置についても、
環状コアの形状等に応じて適宜変更が可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上に説明した通り、本発明にかかる電
流検出器は、環状コアに一対の電線を巻数を変えて逆相
に巻回し、両巻回部の巻数差に起因して発生する磁界を
検出することにより、電流検出を行う。また、逆相の両
巻回部により、ラインフィルタとしても機能する。従っ
て、例えば空気調和機のＡＣラインに適用することによ
り、ラインフィルタを不要ならしめ、これにより空気調
和機の製造コスト低減を可能にする。また、環状コアと
して周方向に切れ目のないものを使用するので、それ自
体のコストも従来の磁気式電流検出器より安価である。
従って、非常に経済的な電流検出器ということができ
る。
流検出器は、環状コアに一対の電線を巻数を変えて逆相
に巻回し、両巻回部の巻数差に起因して発生する磁界を
検出することにより、電流検出を行う。また、逆相の両
巻回部により、ラインフィルタとしても機能する。従っ
て、例えば空気調和機のＡＣラインに適用することによ
り、ラインフィルタを不要ならしめ、これにより空気調
和機の製造コスト低減を可能にする。また、環状コアと
して周方向に切れ目のないものを使用するので、それ自
体のコストも従来の磁気式電流検出器より安価である。
従って、非常に経済的な電流検出器ということができ
る。
【図１】本発明の実施形態にかかる電流検出器の回路図
であり、（ａ）はコア部、（ｂ）は出力回路をそれぞれ
示す。
であり、（ａ）はコア部、（ｂ）は出力回路をそれぞれ
示す。
【図２】同電流検出器の有効性を確認するために実施し
た模擬試験結果を示すホール素子の出力波形図である。
た模擬試験結果を示すホール素子の出力波形図である。
１０ トロイダルコア（環状コア） ２０ａ，２０ｂ 電線 ２１ａ，２１ｂ 巻回部 ３０ ホール素子（磁気感応素子） ４０ 出力回路
Claims (3)
- 【請求項１】 検出すべき電流が流れる一対の電線が巻
数を違えて互いに逆相に巻回された環状コアと、環状コ
アに巻回された一対の電線の巻回部近傍に配置され、両
巻回部の巻数差に起因して発生する磁界を検出する磁気
感応素子と、磁気感応素子の出力信号を増幅して出力す
る出力回路とを具備することを特徴とする電流検出器。 - 【請求項２】 環状コアに巻回された一対の電線の各巻
数は環状コアのラインフィルタとしての機能が落ちない
程度に設定されていることを特徴とする請求項１記載の
電流検出器。 - 【請求項３】 前記環状コアが円環状のトロイダルコア
であり、該トロイダルコアの中心を挟む対称位置に一対
の電線が巻数を変えて逆相に巻回されると共に、トロイ
ダルコアの中心近傍に磁気感応素子が配置されているこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の電流検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16430997A JP3151807B2 (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | 電流検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16430997A JP3151807B2 (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | 電流検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1114667A JPH1114667A (ja) | 1999-01-22 |
| JP3151807B2 true JP3151807B2 (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=15790691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16430997A Expired - Fee Related JP3151807B2 (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | 電流検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3151807B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010109673A (ja) * | 2008-10-30 | 2010-05-13 | Panasonic Corp | 信号増幅出力装置 |
-
1997
- 1997-06-20 JP JP16430997A patent/JP3151807B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1114667A (ja) | 1999-01-22 |
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