JP3515233B2 - 直流電流センサー - Google Patents
直流電流センサーInfo
- Publication number
- JP3515233B2 JP3515233B2 JP18072195A JP18072195A JP3515233B2 JP 3515233 B2 JP3515233 B2 JP 3515233B2 JP 18072195 A JP18072195 A JP 18072195A JP 18072195 A JP18072195 A JP 18072195A JP 3515233 B2 JP3515233 B2 JP 3515233B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- detection
- current sensor
- core
- detection core
- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、各種の直流電流を使
用する機器に配設される直流電流センサーの改良に係
り、特に、電気めっきのめっきむら防止等を目的として
めっき浴中の電流密度分布を測定・調整する所謂電流密
度測定器に適する、構造が簡単で小型化が可能な直流電
流センサーに関する。
用する機器に配設される直流電流センサーの改良に係
り、特に、電気めっきのめっきむら防止等を目的として
めっき浴中の電流密度分布を測定・調整する所謂電流密
度測定器に適する、構造が簡単で小型化が可能な直流電
流センサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、直流電流センサーとしてはシ
ャント抵抗方式、マグアンプ方式、磁気マルチバイブレ
ータ方式、ホール素子方式等が知られている。しかし、
これらの直流電流センサーは構造が複雑であるばかりで
はなく、微小な電流変化に対応できる構造とは言い難
く、高感度の直流電流センサーとして実用に至っていな
いのが現状である。
ャント抵抗方式、マグアンプ方式、磁気マルチバイブレ
ータ方式、ホール素子方式等が知られている。しかし、
これらの直流電流センサーは構造が複雑であるばかりで
はなく、微小な電流変化に対応できる構造とは言い難
く、高感度の直流電流センサーとして実用に至っていな
いのが現状である。
【０００３】本願発明者は、このような現状を鑑み、先
に、構造が比較的簡単であり、微小な電流変化に対して
も優れた検出能力を有する高感度の直流電流センサーと
して、従来の方式とは全く異なる構造からなる図９に示
す如き直流電流センサーを提案した（ＥＰ ０ ５７９
４６２ Ａ、特開平６−７４９７８号、特開平６−１
９４３８９号、特開平６−２８１６７４号）。図９に示
す直流電流センサーは、軟質磁性材料からなる一対の筒
状体からなる励磁コア部４ａ，４ｂと、該励磁コア部４
ａ，４ｂの各々開口端隣接部を軟質磁性材料にて接続一
体化し該接続部と励磁コア部４ａ，４ｂ内側面部とで形
成される検出コア部２とを有する構成からなっている。
図中１は、前記検出コア部２の空隙部に貫通配置する被
検出導線である。また、図中３ａ，３ｂは一対の検出コ
イルであり、検出コア部２の周方向の対向位置にトロイ
ダル状に巻回配置されている。さらに図中５は励磁コイ
ルであり、検出コア部２の外周に巻回配置されている。
に、構造が比較的簡単であり、微小な電流変化に対して
も優れた検出能力を有する高感度の直流電流センサーと
して、従来の方式とは全く異なる構造からなる図９に示
す如き直流電流センサーを提案した（ＥＰ ０ ５７９
４６２ Ａ、特開平６−７４９７８号、特開平６−１
９４３８９号、特開平６−２８１６７４号）。図９に示
す直流電流センサーは、軟質磁性材料からなる一対の筒
状体からなる励磁コア部４ａ，４ｂと、該励磁コア部４
ａ，４ｂの各々開口端隣接部を軟質磁性材料にて接続一
体化し該接続部と励磁コア部４ａ，４ｂ内側面部とで形
成される検出コア部２とを有する構成からなっている。
図中１は、前記検出コア部２の空隙部に貫通配置する被
検出導線である。また、図中３ａ，３ｂは一対の検出コ
イルであり、検出コア部２の周方向の対向位置にトロイ
ダル状に巻回配置されている。さらに図中５は励磁コイ
ルであり、検出コア部２の外周に巻回配置されている。
【０００４】このような構成において、被検出導線１に
直流電流Ｉが流れると、検出コア部２内に直流電流Ｉの
方向に対して右回りの磁場が発生し、検出コア部２内に
磁束Φ0が発生する。この時、励磁コイル５に所定の交
流電流を通電して一対の励磁コア部４ａ，４ｂに周期的
に図中α方向に変化する磁束を発生し、該励磁コア部４
ａ，４ｂを周期的に磁気的に飽和させると、検出コア部
２の周方向の一部であるコア交差部６は比透磁率μが極
めて１に近い所謂実質的な磁気的なギャップとなり、検
出コア部２内の磁束Φ0をΦ1（Φ1近似０）にまで減少
させる。
直流電流Ｉが流れると、検出コア部２内に直流電流Ｉの
方向に対して右回りの磁場が発生し、検出コア部２内に
磁束Φ0が発生する。この時、励磁コイル５に所定の交
流電流を通電して一対の励磁コア部４ａ，４ｂに周期的
に図中α方向に変化する磁束を発生し、該励磁コア部４
ａ，４ｂを周期的に磁気的に飽和させると、検出コア部
２の周方向の一部であるコア交差部６は比透磁率μが極
めて１に近い所謂実質的な磁気的なギャップとなり、検
出コア部２内の磁束Φ0をΦ1（Φ1近似０）にまで減少
させる。
【０００５】ここで、励磁コイル５に通電する交流電流
を周波数ｆ0とし、その電流のピーク値近傍で励磁コア
部４ａ，４ｂが飽和するようにすると、励磁電流１周期
で２回励磁コア部４ａ，４ｂが飽和することとなる。し
たがって、被検出導線１に流れる直流電流Ｉによって検
出コア部２内に発生する磁束Φ0は、２ｆ0で変調される
こととなり、上記の磁束Φ0の変化に伴い周波数２ｆ0の
電圧ＶDETが検出コイル３ａ，３ｂに発生することとな
る。被検出導線１に流れる直流電流Ｉの向きにかかわら
ず、いずれの場合も磁束Φ0∝直流電流Ｉ、電圧ＶDET∝
磁束Φ0との関係から電圧ＶDET∝直流電流Ｉとなり、被
検出導線１に流れる直流電流Ｉに比例した起電力を検出
コイル３ａ，３ｂによって検出することが可能となる。
以上に説明するように、図９に示す直流電流センサー
は、構造が比較的簡単で、しかも電磁気的にバランスの
良い構造であることから、微小な電流変化に対しても優
れた検出能力を有し、安定した高感度の測定を実現でき
る。
を周波数ｆ0とし、その電流のピーク値近傍で励磁コア
部４ａ，４ｂが飽和するようにすると、励磁電流１周期
で２回励磁コア部４ａ，４ｂが飽和することとなる。し
たがって、被検出導線１に流れる直流電流Ｉによって検
出コア部２内に発生する磁束Φ0は、２ｆ0で変調される
こととなり、上記の磁束Φ0の変化に伴い周波数２ｆ0の
電圧ＶDETが検出コイル３ａ，３ｂに発生することとな
る。被検出導線１に流れる直流電流Ｉの向きにかかわら
ず、いずれの場合も磁束Φ0∝直流電流Ｉ、電圧ＶDET∝
磁束Φ0との関係から電圧ＶDET∝直流電流Ｉとなり、被
検出導線１に流れる直流電流Ｉに比例した起電力を検出
コイル３ａ，３ｂによって検出することが可能となる。
以上に説明するように、図９に示す直流電流センサー
は、構造が比較的簡単で、しかも電磁気的にバランスの
良い構造であることから、微小な電流変化に対しても優
れた検出能力を有し、安定した高感度の測定を実現でき
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図９に示す直流電流セ
ンサーは、従来から知られる各種の直流電流センサーに
比べ構造が簡単で、しかも高感度の測定が可能となるこ
とから、用途範囲の拡大が達成できた。しかし、例え
ば、電気めっきのめっきむら防止等を目的としてめっき
浴中の電流密度分布を測定・調整する電流密度測定器等
に使用する場合には、上記の感度を低下させることなく
一層の小型化を達成することが必要であり、特に、検出
コアや励磁コアの形状を簡単にし、検出コイルや励磁コ
イルの巻線構成を簡単にすることが望まれている。
ンサーは、従来から知られる各種の直流電流センサーに
比べ構造が簡単で、しかも高感度の測定が可能となるこ
とから、用途範囲の拡大が達成できた。しかし、例え
ば、電気めっきのめっきむら防止等を目的としてめっき
浴中の電流密度分布を測定・調整する電流密度測定器等
に使用する場合には、上記の感度を低下させることなく
一層の小型化を達成することが必要であり、特に、検出
コアや励磁コアの形状を簡単にし、検出コイルや励磁コ
イルの巻線構成を簡単にすることが望まれている。
【０００７】また、図９に示す直流電流センサーでは、
磁気的なスイッチングを行うために検出コアの周方向の
一部又は全部を磁気的に飽和することが必要となり、励
磁コイルに比較的大きな電力を供給することとなる。し
たがって、クランプメータ等の携帯用機器への使用にお
いては、必ずしも好ましい構成とは言い難い。
磁気的なスイッチングを行うために検出コアの周方向の
一部又は全部を磁気的に飽和することが必要となり、励
磁コイルに比較的大きな電力を供給することとなる。し
たがって、クランプメータ等の携帯用機器への使用にお
いては、必ずしも好ましい構成とは言い難い。
【０００８】この発明は、上記のような現状に鑑み提案
するもので、直流電流センサーを構成する軟質磁性材料
からなるコア形状を極力簡単な形状とし、検出コイルや
励磁コイルの巻線構成をも簡単にすることによって小型
化を達成するとともに、励磁コイルへの供給電力を低減
可能とした直流電流センサーの提供を目的とするもので
ある。
するもので、直流電流センサーを構成する軟質磁性材料
からなるコア形状を極力簡単な形状とし、検出コイルや
励磁コイルの巻線構成をも簡単にすることによって小型
化を達成するとともに、励磁コイルへの供給電力を低減
可能とした直流電流センサーの提供を目的とするもので
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本願発明者は上記の目的
を達成する構成を種々検討した結果、磁気的なスイッチ
ングの方法を変えることによってコア形状を簡単な形状
にすることが可能であることを知見した。すなわち、図
９に示す直流電流センサーでは、検出コアの周方向の一
部又は全部を磁気的に飽和することによって磁気的なス
イッチングを行う構成を採用していたが、本願発明者
は、被検出導線に流れる直流電流によって発生する検出
コア部の周方向の磁場に対して、該周方向の磁場に直交
し周期的に向きが変化するの磁場を作用させることによ
って、検出コア部内での磁化方向を回転させ、実質的に
検出コア部内の周方向の磁束に変調をかけることで磁気
的なスイッチングが可能であることを確認し、結果とし
て直流電流センサーを構成する軟質磁性材料のコアを筒
状のコアのみとした構成で目的が達成できることを知見
したのである。
を達成する構成を種々検討した結果、磁気的なスイッチ
ングの方法を変えることによってコア形状を簡単な形状
にすることが可能であることを知見した。すなわち、図
９に示す直流電流センサーでは、検出コアの周方向の一
部又は全部を磁気的に飽和することによって磁気的なス
イッチングを行う構成を採用していたが、本願発明者
は、被検出導線に流れる直流電流によって発生する検出
コア部の周方向の磁場に対して、該周方向の磁場に直交
し周期的に向きが変化するの磁場を作用させることによ
って、検出コア部内での磁化方向を回転させ、実質的に
検出コア部内の周方向の磁束に変調をかけることで磁気
的なスイッチングが可能であることを確認し、結果とし
て直流電流センサーを構成する軟質磁性材料のコアを筒
状のコアのみとした構成で目的が達成できることを知見
したのである。
【００１０】この発明は、上記の知見に基づき完成した
ものであり、筒状の軟質磁性材料からなり、その側面に
周方向に所定間隔毎で形成した複数の貫通孔を有する検
出コアと、前記貫通孔に互いに隣接する貫通孔内での電
流の向きが逆向きになるよう巻回配置する励磁コイル
と、前記検出コアの外周にトロイダル状に巻回配置する
検出コイルとを有することを特徴とする直流電流センサ
ーである。
ものであり、筒状の軟質磁性材料からなり、その側面に
周方向に所定間隔毎で形成した複数の貫通孔を有する検
出コアと、前記貫通孔に互いに隣接する貫通孔内での電
流の向きが逆向きになるよう巻回配置する励磁コイル
と、前記検出コアの外周にトロイダル状に巻回配置する
検出コイルとを有することを特徴とする直流電流センサ
ーである。
【００１１】また、より高性能の直流電流センサーとし
て、筒状の軟質磁性材料からなり、その側面に周方向に
所定間隔毎で形成した複数の貫通孔を有する検出コア
と、前記貫通孔に互いに隣接する貫通孔内での電流の向
きが逆向きになるよう巻回配置する励磁コイルと、これ
ら励磁コイルを巻回配置してなる検出コアを包囲する軟
質磁性材料からなるシールドケースと、該シールドケー
スの外周にトロイダル状に巻回配置する検出コイルとを
有することを特徴とする直流電流センサーを併せて提案
する。さらに、クランプメータ等の用途に望ましい構成
として、上記構成において、検出コアが周方向で分割可
能な構成であることを特徴とする直流電流センサーを提
案する。
て、筒状の軟質磁性材料からなり、その側面に周方向に
所定間隔毎で形成した複数の貫通孔を有する検出コア
と、前記貫通孔に互いに隣接する貫通孔内での電流の向
きが逆向きになるよう巻回配置する励磁コイルと、これ
ら励磁コイルを巻回配置してなる検出コアを包囲する軟
質磁性材料からなるシールドケースと、該シールドケー
スの外周にトロイダル状に巻回配置する検出コイルとを
有することを特徴とする直流電流センサーを併せて提案
する。さらに、クランプメータ等の用途に望ましい構成
として、上記構成において、検出コアが周方向で分割可
能な構成であることを特徴とする直流電流センサーを提
案する。
【００１２】特に、めっき浴中の電流密度分布を測定・
調整する電流密度測定器等に使用する場合には、上記の
直流電流センサー全体をめっき浴中に浸漬するため、該
直流電流センサー表面に合成樹脂等の耐腐食性保護膜を
被覆したり、合成樹脂製ケースにて包囲することが好ま
しい。
調整する電流密度測定器等に使用する場合には、上記の
直流電流センサー全体をめっき浴中に浸漬するため、該
直流電流センサー表面に合成樹脂等の耐腐食性保護膜を
被覆したり、合成樹脂製ケースにて包囲することが好ま
しい。
【００１３】この発明の直流電流センサーにおいて、検
出コアは、後述の実施例に示す如き円筒状のパーマロイ
削り出し品に限定されることなく、要求される磁気特性
や検出コア内に貫通配置する被検出導線の本数、加工性
等を考慮して形状や材質を選定することが望ましい。例
えば、形状としては円筒状の他、楕円筒状、矩形筒状等
の構成が採用できる。また、これらの構成においても、
所定材料を削り出した一体品だけでなく、長尺の薄帯材
料を渦巻状に巻付けて筒状に形成したもの、複数の筒状
薄帯材料を同心状に積層して筒状に形成したもの等、検
出コアを構成する軟質磁性材料の形状、寸法、機械的特
性等を考慮して選定することが望ましい。
出コアは、後述の実施例に示す如き円筒状のパーマロイ
削り出し品に限定されることなく、要求される磁気特性
や検出コア内に貫通配置する被検出導線の本数、加工性
等を考慮して形状や材質を選定することが望ましい。例
えば、形状としては円筒状の他、楕円筒状、矩形筒状等
の構成が採用できる。また、これらの構成においても、
所定材料を削り出した一体品だけでなく、長尺の薄帯材
料を渦巻状に巻付けて筒状に形成したもの、複数の筒状
薄帯材料を同心状に積層して筒状に形成したもの等、検
出コアを構成する軟質磁性材料の形状、寸法、機械的特
性等を考慮して選定することが望ましい。
【００１４】検出コアの材質としては、通常、磁気特性
や加工性等の観点からパーマロイが好ましいが、その他
ケイ素鋼板、アモルファス、電磁軟鉄、ソフトフェライ
ト等の公知の軟質磁性材料の使用が可能である。
や加工性等の観点からパーマロイが好ましいが、その他
ケイ素鋼板、アモルファス、電磁軟鉄、ソフトフェライ
ト等の公知の軟質磁性材料の使用が可能である。
【００１５】
【作用】この発明の直流電流センサーの作用を図１から
図４に示す一実施例に基づいて説明する。図１は直流電
流センサーの部分断面平面説明図であり、図２はその部
分拡大説明図、図３は作動原理説明図、図４は励磁コイ
ルに印加する励磁電流と検出コア内における周方向の磁
束及び検出コイルの起電力（出力）との関係を示すグラ
フである。
図４に示す一実施例に基づいて説明する。図１は直流電
流センサーの部分断面平面説明図であり、図２はその部
分拡大説明図、図３は作動原理説明図、図４は励磁コイ
ルに印加する励磁電流と検出コア内における周方向の磁
束及び検出コイルの起電力（出力）との関係を示すグラ
フである。
【００１６】図１及び図２において１１は、パーマロイ
を削り出した一体品からなる円筒状検出コア１２の内側
に貫通配置する被検出導線である。検出コア１２の側面
には、周方向に所定間隔毎で複数の貫通孔１３が形成さ
れている。この貫通孔１３には、互いに隣接する貫通孔
１３内での電流の向きが逆向きになるよう励磁コイル１
４が巻回配置されている。図においては、互いに隣接す
る貫通孔１３への挿入向きが逆向きになるようにして全
体として右回り又は左回りに全貫通孔１３を通過するよ
うに巻回配置した後、再度、全体として逆回りにて全貫
通孔１３を通過するように巻回配置し、一つの貫通孔１
３内に電流の向きが同一となる２本の励磁コイル１４ａ
（図中太実線），１４ｂ（図中太破線）が配置されるよ
うに構成されている。図中１５は前記検出コア１２の外
周にトロイダル状に巻回配置する検出コイルである。
を削り出した一体品からなる円筒状検出コア１２の内側
に貫通配置する被検出導線である。検出コア１２の側面
には、周方向に所定間隔毎で複数の貫通孔１３が形成さ
れている。この貫通孔１３には、互いに隣接する貫通孔
１３内での電流の向きが逆向きになるよう励磁コイル１
４が巻回配置されている。図においては、互いに隣接す
る貫通孔１３への挿入向きが逆向きになるようにして全
体として右回り又は左回りに全貫通孔１３を通過するよ
うに巻回配置した後、再度、全体として逆回りにて全貫
通孔１３を通過するように巻回配置し、一つの貫通孔１
３内に電流の向きが同一となる２本の励磁コイル１４ａ
（図中太実線），１４ｂ（図中太破線）が配置されるよ
うに構成されている。図中１５は前記検出コア１２の外
周にトロイダル状に巻回配置する検出コイルである。
【００１７】このような構成において、被検出導線１１
に直流電流Ｉが流れると、図２に示すように検出コア１
２に直流電流Ｉの方向に対して右回りの磁場Ｈ0（図中
白抜き矢印）が発生し、検出コア１２内に磁束Φ0が発
生する。この時、励磁コイル１４に所定の交流電流を通
電すると、例えば、図中矢印ｉで示す向きの電流が流れ
ると検出コア１２に前記被検出導線１１に流れる直流電
流Ｉによって発生する磁場Ｈ0に対して直交する向きの
磁場Ｈ（図中黒矢印）が発生し、これらの合成磁場に基
づき検出コア１２内の磁化方向が回転し、磁束Φ0が変
調されることとなる。したがって、検出コイル１５に
は、上記の磁束Φ0の変化に伴う検出コア１２内の周方
向の磁束成分に基づく電圧ＶDETが発生することとな
る。
に直流電流Ｉが流れると、図２に示すように検出コア１
２に直流電流Ｉの方向に対して右回りの磁場Ｈ0（図中
白抜き矢印）が発生し、検出コア１２内に磁束Φ0が発
生する。この時、励磁コイル１４に所定の交流電流を通
電すると、例えば、図中矢印ｉで示す向きの電流が流れ
ると検出コア１２に前記被検出導線１１に流れる直流電
流Ｉによって発生する磁場Ｈ0に対して直交する向きの
磁場Ｈ（図中黒矢印）が発生し、これらの合成磁場に基
づき検出コア１２内の磁化方向が回転し、磁束Φ0が変
調されることとなる。したがって、検出コイル１５に
は、上記の磁束Φ0の変化に伴う検出コア１２内の周方
向の磁束成分に基づく電圧ＶDETが発生することとな
る。
【００１８】さらに、このような現象について図３及び
図４にて詳細に説明する。図３は、検出コア１２に形成
される互いの貫通孔１３間に発生する磁束の向きを矢印
にて模式的に表したものである。なお、励磁コイル１４
及び検出コイル１５の図示は省略してある（ただし、検
出コイル１５については図３Ａについてのみ図示）。被
検出導線１１に直流電流Ｉが流れると、図３Ａに示すよ
うに、検出コア１２内に直流電流Ｉの方向に対して右回
りの磁場が発生し、検出コア１２内に磁束Φ0が発生す
る。
図４にて詳細に説明する。図３は、検出コア１２に形成
される互いの貫通孔１３間に発生する磁束の向きを矢印
にて模式的に表したものである。なお、励磁コイル１４
及び検出コイル１５の図示は省略してある（ただし、検
出コイル１５については図３Ａについてのみ図示）。被
検出導線１１に直流電流Ｉが流れると、図３Ａに示すよ
うに、検出コア１２内に直流電流Ｉの方向に対して右回
りの磁場が発生し、検出コア１２内に磁束Φ0が発生す
る。
【００１９】この時、励磁コイル１４に所定の交流電流
を通電して、検出コア１２に前記被検出導線１１に流れ
る直流電流Ｉによって発生する磁場に対して直交する向
きの磁場を発生すると、これらの合成磁場に基づき検出
コア１２内の磁化方向が回転し、隣接する貫通孔１３間
に発生する磁束の向きは図３Ｂの（↑↓）、図３Ｃの
（→→）、図３Ｄの（↑↓）に示すように変化する。励
磁電流の大きさは、被検出導線１１に流れる直流電流Ｉ
によって検出コア１２内の周方向に発生した磁化の向き
を回転させるに必要な電流の大きさでよく、検出コア１
２全体を磁気的に飽和させる必要はない。
を通電して、検出コア１２に前記被検出導線１１に流れ
る直流電流Ｉによって発生する磁場に対して直交する向
きの磁場を発生すると、これらの合成磁場に基づき検出
コア１２内の磁化方向が回転し、隣接する貫通孔１３間
に発生する磁束の向きは図３Ｂの（↑↓）、図３Ｃの
（→→）、図３Ｄの（↑↓）に示すように変化する。励
磁電流の大きさは、被検出導線１１に流れる直流電流Ｉ
によって検出コア１２内の周方向に発生した磁化の向き
を回転させるに必要な電流の大きさでよく、検出コア１
２全体を磁気的に飽和させる必要はない。
【００２０】すなわち、励磁コイル１４への励磁電流が
最大になった時に検出コア１２内の磁束の向きは周方向
と直交する向き（図３Ｂ及び図３Ｄにて図示）となり、
検出コア１２内の周方向の磁束成分が実質的に零とな
る。また、励磁コイル１４への励磁電流が最小になった
時には、被検出導線１１に流れる直流電流Ｉによって発
生する磁場に対して直交する向きの磁場は実質的に零と
なることから、検出コア１２内の周方向の磁束成分（Φ
Θ近似Φ0）も最大（図３（Ａ）及び図３（Ｃ）にて図
示）となる。したがって、このような検出コア１２内で
の磁束の変化量に相当する起電力（ＶDET）が検出コイ
ル１５に発生することとなる。
最大になった時に検出コア１２内の磁束の向きは周方向
と直交する向き（図３Ｂ及び図３Ｄにて図示）となり、
検出コア１２内の周方向の磁束成分が実質的に零とな
る。また、励磁コイル１４への励磁電流が最小になった
時には、被検出導線１１に流れる直流電流Ｉによって発
生する磁場に対して直交する向きの磁場は実質的に零と
なることから、検出コア１２内の周方向の磁束成分（Φ
Θ近似Φ0）も最大（図３（Ａ）及び図３（Ｃ）にて図
示）となる。したがって、このような検出コア１２内で
の磁束の変化量に相当する起電力（ＶDET）が検出コイ
ル１５に発生することとなる。
【００２１】ここで、励磁コイル１４に通電する交流電
流を周波数ｆ0とし、その電流のピーク値近傍で検出コ
ア１２内の周方向の磁束成分が実質的に零となるように
すると、図４に示すように、励磁電流１周期で２回検出
コア１２内の周方向の磁束成分が実質的に零となる（図
４ａ及び図４ｂにて図示）。したがって、被検出導線１
１に流れる直流電流Ｉによって検出コア１２内に発生す
る磁束Φ0は、２ｆ0で変調されることとなり、上記の磁
束Φ0の変化に伴い周波数２ｆ0の電圧ＶDETが検出コイ
ル１５に発生することとなる（図４ｃにて図示）。な
お、図４中のＡ〜Ｄは図３Ａ〜Ｄとの関係を示してい
る。被検出導線１１に流れる直流電流Ｉの向きにかかわ
らず、いずれの場合も磁束Φ0∝直流電流Ｉ、電圧ＶDET
∝磁束Φ0との関係から電圧ＶDET∝直流電流Ｉとなり、
被検出導線１１に流れる直流電流Ｉに比例した起電力を
検出コイル１５によって検出することが可能となる。
流を周波数ｆ0とし、その電流のピーク値近傍で検出コ
ア１２内の周方向の磁束成分が実質的に零となるように
すると、図４に示すように、励磁電流１周期で２回検出
コア１２内の周方向の磁束成分が実質的に零となる（図
４ａ及び図４ｂにて図示）。したがって、被検出導線１
１に流れる直流電流Ｉによって検出コア１２内に発生す
る磁束Φ0は、２ｆ0で変調されることとなり、上記の磁
束Φ0の変化に伴い周波数２ｆ0の電圧ＶDETが検出コイ
ル１５に発生することとなる（図４ｃにて図示）。な
お、図４中のＡ〜Ｄは図３Ａ〜Ｄとの関係を示してい
る。被検出導線１１に流れる直流電流Ｉの向きにかかわ
らず、いずれの場合も磁束Φ0∝直流電流Ｉ、電圧ＶDET
∝磁束Φ0との関係から電圧ＶDET∝直流電流Ｉとなり、
被検出導線１１に流れる直流電流Ｉに比例した起電力を
検出コイル１５によって検出することが可能となる。
【００２２】以上に説明するように、この発明の直流電
流センサーは、先に説明した図９に示す直流電流センサ
ーとは磁気的なスイッチング手段は異なるものの、検出
コイル１５への起電力発生メカニズムは実質的に同様と
なり、図９に示す直流電流センサーと同等以上の高感度
の測定を実現でき、しかも構造を非常に簡単にすること
ができる。また、図９に示す直流電流センサーと検出コ
イル１５への起電力発生メカニズムが実質的に同様であ
ることから、図９に示す直流電流センサーの特性を向上
させることを目的に付加される種々の機械的及び電気的
機器を同様に付設することができる。
流センサーは、先に説明した図９に示す直流電流センサ
ーとは磁気的なスイッチング手段は異なるものの、検出
コイル１５への起電力発生メカニズムは実質的に同様と
なり、図９に示す直流電流センサーと同等以上の高感度
の測定を実現でき、しかも構造を非常に簡単にすること
ができる。また、図９に示す直流電流センサーと検出コ
イル１５への起電力発生メカニズムが実質的に同様であ
ることから、図９に示す直流電流センサーの特性を向上
させることを目的に付加される種々の機械的及び電気的
機器を同様に付設することができる。
【００２３】以上の説明においては、検出コア１２の側
面に形成される各々の貫通孔１３内に電流の向きが同一
となる２本の励磁コイル１４ａ（図中太実線），１４ｂ
（図中太破線）が配置される構成にて説明したが、全体
として右回り又は左回りとなるように各々の貫通孔１３
内に１本の励磁コイル（１４ａ又は１４ｂ）のみを配置
する構成においても、この発明の目的を達成することが
できる。しかし、磁気的な効率やバランスとの観点から
は図示の構成が望ましい。また、以上の説明において
は、検出コア１２の内側に被検出導線１１が配置された
構成にて説明したが、被検出導線１１を配置しない、例
えば、めっき浴中の電流密度分布を測定・調整する電流
密度測定器等のように該検出コア１２の内側における荷
電物質の通過量の変化を測定するような構成において
も、高感度の測定を実施することが可能である。以下に
説明する他の一実施例においても同様である。
面に形成される各々の貫通孔１３内に電流の向きが同一
となる２本の励磁コイル１４ａ（図中太実線），１４ｂ
（図中太破線）が配置される構成にて説明したが、全体
として右回り又は左回りとなるように各々の貫通孔１３
内に１本の励磁コイル（１４ａ又は１４ｂ）のみを配置
する構成においても、この発明の目的を達成することが
できる。しかし、磁気的な効率やバランスとの観点から
は図示の構成が望ましい。また、以上の説明において
は、検出コア１２の内側に被検出導線１１が配置された
構成にて説明したが、被検出導線１１を配置しない、例
えば、めっき浴中の電流密度分布を測定・調整する電流
密度測定器等のように該検出コア１２の内側における荷
電物質の通過量の変化を測定するような構成において
も、高感度の測定を実施することが可能である。以下に
説明する他の一実施例においても同様である。
【００２４】図５は、この発明の直流電流センサーの他
の一実施例を示す部分断面斜視説明図であり、図６は部
分拡大縦断面説明図である。この直流電流センサーにお
いて、検出コア１２と該検出コア１２の側面に形成され
た貫通孔１３に配置される励磁コイル１４とは、図１と
同様な構成である。これら励磁コイル１４を巻回配置し
てなる検出コア１２を軟質磁性材料からなるシールドケ
ース１６にて包囲した後、該シールドケース１６の外周
に検出コイル１５をトロイダル状に巻回配置する。図中
１１は被検出導線である。このような構成からなる直流
電流センサーにおいても、図１の構成からなる直流電流
センサーと同様な作動原理によって、高感度の測定を実
現することができる。
の一実施例を示す部分断面斜視説明図であり、図６は部
分拡大縦断面説明図である。この直流電流センサーにお
いて、検出コア１２と該検出コア１２の側面に形成され
た貫通孔１３に配置される励磁コイル１４とは、図１と
同様な構成である。これら励磁コイル１４を巻回配置し
てなる検出コア１２を軟質磁性材料からなるシールドケ
ース１６にて包囲した後、該シールドケース１６の外周
に検出コイル１５をトロイダル状に巻回配置する。図中
１１は被検出導線である。このような構成からなる直流
電流センサーにおいても、図１の構成からなる直流電流
センサーと同様な作動原理によって、高感度の測定を実
現することができる。
【００２５】この構成においては、励磁コイル１４を巻
回配置してなる検出コア１２を軟質磁性材料からなるシ
ールドケース１６にて包囲することによって、検出コア
１２からの漏洩磁束や励磁コイル１４によって発生する
磁束をシールドケース１６外に漏洩させることなく、検
出コイル１５への悪影響（励磁信号とその高周波の混入
等）を低減できることから、図１の構成より一層高性能
の直流電流センサーを提供することが可能となる。特
に、図示の構成においては、図６に示すように、励磁コ
イル１４ａ，１４ｂによってシールドケース１６内に発
生する磁束の向きは、励磁コイル１４ａによって発生す
る磁束の向きが実線矢印イの向きとなる場合は励磁コイ
ル１４ｂによって発生する磁束の向きは破線矢印ロの向
きとなり、互いに逆向きになることから打ち消し合い、
実質的にシールドケース１６に磁場が印加されない状態
と同様となる。すなわち、シールドケース１６外に磁束
が漏洩することがなくなり、検出コイル１５への悪影響
が低減できる。
回配置してなる検出コア１２を軟質磁性材料からなるシ
ールドケース１６にて包囲することによって、検出コア
１２からの漏洩磁束や励磁コイル１４によって発生する
磁束をシールドケース１６外に漏洩させることなく、検
出コイル１５への悪影響（励磁信号とその高周波の混入
等）を低減できることから、図１の構成より一層高性能
の直流電流センサーを提供することが可能となる。特
に、図示の構成においては、図６に示すように、励磁コ
イル１４ａ，１４ｂによってシールドケース１６内に発
生する磁束の向きは、励磁コイル１４ａによって発生す
る磁束の向きが実線矢印イの向きとなる場合は励磁コイ
ル１４ｂによって発生する磁束の向きは破線矢印ロの向
きとなり、互いに逆向きになることから打ち消し合い、
実質的にシールドケース１６に磁場が印加されない状態
と同様となる。すなわち、シールドケース１６外に磁束
が漏洩することがなくなり、検出コイル１５への悪影響
が低減できる。
【００２６】図７は、検出コアを周方向で分割可能な構
成としたクランプメータとして有用な構成からなるこの
発明の直流電流センサーを示す部分断面平面説明図であ
る。この構成において検出コアは、略半円状の一対の検
出コア部材１２ａ，２２からなり、各々検出コア部材１
２ａ，２２の一方端が開閉自在になるよう他方端をクラ
ンプ部材１７にて保持した構成からなっている。一対の
検出コア部材１２ａ，２２の側面に形成される各々の貫
通孔１３，２３内には、電流の向きが同一となる２本の
励磁コイル１４ａ（図中太実線），１４ｂ（図中太破
線）及び２４ａ（図中太実線），２４ｂ（図中太破線）
が巻回配置されている。さらに、検出コア部材１２ａ，
２２の外周には検出コイル１５，２５がトロイダル状に
巻回配置されている。
成としたクランプメータとして有用な構成からなるこの
発明の直流電流センサーを示す部分断面平面説明図であ
る。この構成において検出コアは、略半円状の一対の検
出コア部材１２ａ，２２からなり、各々検出コア部材１
２ａ，２２の一方端が開閉自在になるよう他方端をクラ
ンプ部材１７にて保持した構成からなっている。一対の
検出コア部材１２ａ，２２の側面に形成される各々の貫
通孔１３，２３内には、電流の向きが同一となる２本の
励磁コイル１４ａ（図中太実線），１４ｂ（図中太破
線）及び２４ａ（図中太実線），２４ｂ（図中太破線）
が巻回配置されている。さらに、検出コア部材１２ａ，
２２の外周には検出コイル１５，２５がトロイダル状に
巻回配置されている。
【００２７】このような構成からなる直流電流センサー
においては、すでに配線が完了している被検出導線（図
示せず）を切断することなく、一対の検出コア部材１２
ａ，２２の開放端から被検出導線を検出コアの内側に配
置した後、該開放端を閉じて一体の円筒状検出コアとす
ることで、図１に示した直流電流センサーと同様な作動
原理によって被検出導線を流れる直流電流を高感度にて
測定することが可能となる。
においては、すでに配線が完了している被検出導線（図
示せず）を切断することなく、一対の検出コア部材１２
ａ，２２の開放端から被検出導線を検出コアの内側に配
置した後、該開放端を閉じて一体の円筒状検出コアとす
ることで、図１に示した直流電流センサーと同様な作動
原理によって被検出導線を流れる直流電流を高感度にて
測定することが可能となる。
【００２８】
【実施例】本願発明の作用効果を確認するために、図１
に示す構成からなる直流電流センサーを作成した。すな
わち、削り出し一体品からなる外径１８ｍｍ×内径１５
ｍｍ×高さ３ｍｍの円筒状パーマロイ（７８％Ｎｉ−５
％Ｍｏ−４％Ｃｕ−ｂａｌ．Ｆｅ）の側面に、周方向に
等間隔で外径１ｍｍの貫通孔を８箇所設け、さらに、水
素ガス雰囲気にて１１００°Ｃ×３時間の磁性焼鈍を施
して検出コアとした。この検出コアに、励磁コイルとし
て外径０．３ｍｍの絹巻導線を巻回配置するとともに、
検出コイルとして外径０．１ｍｍのホルマル線を２００
ターン巻回配置して本願発明の直流電流センサーを得
た。
に示す構成からなる直流電流センサーを作成した。すな
わち、削り出し一体品からなる外径１８ｍｍ×内径１５
ｍｍ×高さ３ｍｍの円筒状パーマロイ（７８％Ｎｉ−５
％Ｍｏ−４％Ｃｕ−ｂａｌ．Ｆｅ）の側面に、周方向に
等間隔で外径１ｍｍの貫通孔を８箇所設け、さらに、水
素ガス雰囲気にて１１００°Ｃ×３時間の磁性焼鈍を施
して検出コアとした。この検出コアに、励磁コイルとし
て外径０．３ｍｍの絹巻導線を巻回配置するとともに、
検出コイルとして外径０．１ｍｍのホルマル線を２００
ターン巻回配置して本願発明の直流電流センサーを得
た。
【００２９】上記検出コアの内側に外径８ｍｍのビニル
被覆からなる被検出導線を貫通配置し、該被検出導線に
±１０ｍＡの範囲で直流電流を増減させて流した時の検
出コイルの起電力（出力）ＶDETを測定し、その結果を
図８に示した。なお、励磁コイルには２００Ｈｚ、０．
１Ａｒｍｓの正弦波交流電流を印加し、また、検出コイ
ルの起電力（出力）ＶDETは、４００Ｈｚ、Ｑ＝１０の
バンドパスフィルターを通過した後の値で示している。
図８より、この発明の直流電流センサーによれば、１０
ｍＡ程度の微小電流でも高感度の測定が可能であること
が分かる。
被覆からなる被検出導線を貫通配置し、該被検出導線に
±１０ｍＡの範囲で直流電流を増減させて流した時の検
出コイルの起電力（出力）ＶDETを測定し、その結果を
図８に示した。なお、励磁コイルには２００Ｈｚ、０．
１Ａｒｍｓの正弦波交流電流を印加し、また、検出コイ
ルの起電力（出力）ＶDETは、４００Ｈｚ、Ｑ＝１０の
バンドパスフィルターを通過した後の値で示している。
図８より、この発明の直流電流センサーによれば、１０
ｍＡ程度の微小電流でも高感度の測定が可能であること
が分かる。
【００３０】
【発明の効果】この発明は、被検出導線に流れる直流電
流によって発生する検出コア部の周方向の磁場に対し
て、該周方向の磁場に直交し周期的に向きが変化するの
磁場を作用させることによって、検出コア部内での磁化
方向を回転させ、実質的に検出コア部内の周方向の磁束
に変調をかけることで磁気的なスイッチングを実施する
構成を採用することで、直流電流センサーを構成する軟
質磁性材料のコアを筒状のコアのみとした非常に簡単な
構成とすることを可能とした。その結果、検出コイルや
励磁コイルの巻線構成を簡単にすることも可能となり、
高感度の測定を実現するとともに直流電流センサー自体
の小型化をも達成することができる。したがって、電気
めっきのめっきむら防止等を目的としてめっき浴中の電
流密度分布を測定・調整する電流密度測定器等への使用
も可能となり、直流電流センサーの用途を一層拡大する
こととなった。また、検出コア内における磁化の向きを
回転するために、励磁コイルに供給する電力も比較的少
なくてすむことからクランプメータ等の携帯用機器への
使用が容易となった。
流によって発生する検出コア部の周方向の磁場に対し
て、該周方向の磁場に直交し周期的に向きが変化するの
磁場を作用させることによって、検出コア部内での磁化
方向を回転させ、実質的に検出コア部内の周方向の磁束
に変調をかけることで磁気的なスイッチングを実施する
構成を採用することで、直流電流センサーを構成する軟
質磁性材料のコアを筒状のコアのみとした非常に簡単な
構成とすることを可能とした。その結果、検出コイルや
励磁コイルの巻線構成を簡単にすることも可能となり、
高感度の測定を実現するとともに直流電流センサー自体
の小型化をも達成することができる。したがって、電気
めっきのめっきむら防止等を目的としてめっき浴中の電
流密度分布を測定・調整する電流密度測定器等への使用
も可能となり、直流電流センサーの用途を一層拡大する
こととなった。また、検出コア内における磁化の向きを
回転するために、励磁コイルに供給する電力も比較的少
なくてすむことからクランプメータ等の携帯用機器への
使用が容易となった。
【図１】この発明の直流電流センサーの一実施例を示す
部分断面平面説明図である。
部分断面平面説明図である。
【図２】図１に示すこの発明の直流電流センサーの部分
拡大説明図である。
拡大説明図である。
【図３】Ａ〜Ｄはこの発明の直流電流センサーの作動原
理説明図である。
理説明図である。
【図４】ａ〜ｃはそれぞれこの発明の直流電流センサー
の励磁コイルに印加する励磁電流と検出コア内における
周方向の磁束及び検出コイルの起電力（出力）との関係
を示すグラフである。
の励磁コイルに印加する励磁電流と検出コア内における
周方向の磁束及び検出コイルの起電力（出力）との関係
を示すグラフである。
【図５】この発明の直流電流センサーの他の一実施例を
示す部分断面斜視説明図である。
示す部分断面斜視説明図である。
【図６】図５に示すこの発明の直流電流センサーの部分
拡大縦断面説明図である。
拡大縦断面説明図である。
【図７】この発明の直流電流センサーの他の一実施例を
示す部分断面平面説明図である。
示す部分断面平面説明図である。
【図８】図１に示すこの発明の直流電流センサーに基づ
く実測データを示すグラフである。
く実測データを示すグラフである。
【図９】発明者が先に提案した直流電流センサーの斜視
説明図である。
説明図である。
１，１１ 被検出導線
２ 検出コア部
３ａ，３ｂ 検出コイル
４ａ，４ｂ 励磁コア部
５ 励磁コイル
１２ 円筒状検出コア
１２ａ，２２ 検出コア部材
１３，２３ 貫通孔
１４，１４ａ，１４ｂ，２４ａ，２４ｂ 励磁コイル
１５，２５ 検出コイル
１６ シールドケース
Claims (3)
- 【請求項１】 筒状の軟質磁性材料からなり、その側面
に周方向に所定間隔毎で形成した複数の貫通孔を有する
検出コアと、前記貫通孔に互いに隣接する貫通孔内での
電流の向きが逆向きになるよう巻回配置する励磁コイル
と、前記検出コアの外周にトロイダル状に巻回配置する
検出コイルとを有することを特徴とする直流電流センサ
ー。 - 【請求項２】 筒状の軟質磁性材料からなり、その側面
に周方向に所定間隔毎で形成した複数の貫通孔を有する
検出コアと、前記貫通孔に互いに隣接する貫通孔内での
電流の向きが逆向きになるよう巻回配置する励磁コイル
と、これら励磁コイルを巻回配置してなる検出コアを包
囲する軟質磁性材料からなるシールドケースと、該シー
ルドケースの外周にトロイダル状に巻回配置する検出コ
イルとを有することを特徴とする直流電流センサー。 - 【請求項３】 検出コアが周方向で分割可能な構成であ
ることを特徴とする請求項１及び請求項２の直流電流セ
ンサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18072195A JP3515233B2 (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 直流電流センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18072195A JP3515233B2 (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 直流電流センサー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH095361A JPH095361A (ja) | 1997-01-10 |
| JP3515233B2 true JP3515233B2 (ja) | 2004-04-05 |
Family
ID=16088161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18072195A Expired - Fee Related JP3515233B2 (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 直流電流センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3515233B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5382947B2 (ja) * | 2010-04-08 | 2014-01-08 | 株式会社アルバック | 触針式段差計における差動トランス用コア及びその製造方法 |
| JP5192531B2 (ja) * | 2010-10-29 | 2013-05-08 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関用点火コイル |
| JP5357322B2 (ja) * | 2012-12-20 | 2013-12-04 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関用点火コイル |
| KR102013286B1 (ko) * | 2019-03-15 | 2019-08-22 | (주)인피니어 | 전류 감지 장치 |
| CN113470949A (zh) * | 2021-08-05 | 2021-10-01 | 兰慧云 | 一种新型电压交直流线圈Rogowski Coil |
-
1995
- 1995-06-23 JP JP18072195A patent/JP3515233B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH095361A (ja) | 1997-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR0135219B1 (ko) | 직류 전류 센서 | |
| KR20010020798A (ko) | 자기센서 및 그 제조방법 | |
| JP3515233B2 (ja) | 直流電流センサー | |
| GB2240184A (en) | Measuring device for determining an angle of rotation | |
| Chadebec et al. | Rotor fault detection of electrical machines by low frequency magnetic stray field analysis | |
| JP2002202328A (ja) | 磁界型電流センサ | |
| CN114019220B (zh) | 一种电流检测器及电路 | |
| JPS599528A (ja) | トルクセンサ | |
| JPH08220141A (ja) | 直流用分割型零相変流器 | |
| JPH10332745A (ja) | 電流センサー | |
| US5541503A (en) | Alternating current sensor based on concentric-pipe geometry and having a transformer for providing separate self-powering | |
| Dobrodeyev et al. | Method for detection of broken bars in induction motors | |
| Stoll | Method of measuring alternating currents without disturbing the conducting circuit | |
| JP3056136B2 (ja) | 線状体の腐食度測定装置および方法 | |
| JPH09210610A (ja) | 外部磁気や金属等の影響防止の高周波励磁差動トランス | |
| RU2100811C1 (ru) | Датчик тока | |
| JP3093529B2 (ja) | 直流電流センサー | |
| JP2000055940A (ja) | 直流電流センサー | |
| JP3746359B2 (ja) | 直流電流センサー | |
| JPH1068744A (ja) | 直流電流センサー | |
| Kelly | Faraday's Final Riddle: Does the Field Rotate with a Magnet? | |
| JPH10332744A (ja) | 直流電流センサー | |
| JP3371019B2 (ja) | 直流電流センサー | |
| SU779946A1 (ru) | Магнитоконтактный первичный преобразователь | |
| JPH011970A (ja) | 電流検出装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20031222 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040115 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |