JPH01206268A - 電流検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、少なくとも１つの空隙を有し、主導体に磁気
結合できる少なくとも１つの磁気回路と、この磁気回路
へ結合される少なくとも１つの測定コイルと、前記空隙
内に配置される磁界検出器手段と、制御回路と、関連す
る電流源とを備え、前記電流源の入力端子が前記磁界検
出器手段へ結合され、前記磁界検出器手段の出力端子が
前記測定コイルと、電流測定と電流の表示の少なくとも
１つを行う手段との直列接続へ接続される、前記主導体
中を流れる比較的大きな電流の測定と、その電流の像（
Ｉｍａｇｅ）の発生との少なくとも１つを行うために用
いられる電流検出装置に関するものである。

〔従来の技術〕

上記のような種類の電流検出装置は主電流を測定するた
めに用いられる。「測定」という用語は、主電流の瞬時
値を追従する電圧または電流を発生するような、電流の
測定値を表す大きさを発生するあらゆる種類のものを含
むことと理解されたい。

更に、主電流の像（１ｉａｇｅ）の発生は、たとえば瞬
時値、最大値、最小値、平均値のような主電流の値また
はそれの特性の時間的な変化を表示、記録または格納の
あらゆる種類のものを含むことを意味する。他の装置、
たとえば調整回路または制御回路を制御または作動させ
るための本発明の装置の用途に応じて測定された大きさ
を使用できることを理解されたい。

この種の検出装置の動作は、主電流により発生された磁
束を測定コイルにより発生された磁束により、前記磁界
検出器手段の制御の下に補償する原理を基にしている。

補償を行うために求められる測定コイル中の電流は主電
流のための測定値である。

〔発明が解決しよとうする課題〕

この種の検出装置は外部磁界の影響をかなり受けるよう
である。その外部磁界は、とくに、空隙内に配置されて
いる磁界検出器手段に影響を及ぼす。その結果として検
出装置の動作が乱される危険があり、かつ、主電流の測
定に誤差を生ずる。

このことはある用途においては重要である。

遮蔽を各種のやり方で設けることにより、たとえば、検
出装置を磁性材料製のケースの中に納めたり、測定コイ
ルの近くに磁気スクリーンを設けたりすることにより、
前記欠点を解消する種々の試みが長い間行われてきた。

しかし、そのような遮蔽が存在すると、主として空隙に
おける磁界が歪み、したがって測定値が大きな影響を受
ける。

測定装置から遮蔽までの距離は、はとんどの用途におい
て利用できる限られたスペースと、経済的な理由からか
なり限定されることに注目すべきである。

別の試みは、２つの磁界検出器に及ぼされる外部磁界の
影響を補償するように、２つの空隙を有する磁気回路と
２つの磁界検出器で構成されていた。しかし、はとんど
の用途においては外部磁界は非常に非対称的であるため
に、そのような解決では十分な改良は行われなかった。

本発明の目的は、外部磁界の影響がかなり小さくされ、
直流から１００ｋＨｚをこえる周波数までの広い周波数
範囲にわたって電流を非常に精密に１１１１Ｉ定する、
先に述べた種類の検出装置を得ることである。

本発明に従って、本発明の電流検出装置は、前記空隙を
構成する２つの磁気回路部分のほぼ全横断面を囲むよう
に、前記空隙の付近で前記測定コイル内に配置される高
透磁率の材料製の少なくとも１つの磁気遮蔽部分を備え
るものである。驚くべきことに、測定コイルの内部に配
置されているそのような遮蔽部分は、外部磁界から磁界
検出器手段を十分に保護するための寸法に作られている
が、検出装置の良い動作に影響を及ぼさず、測定精度を
大幅に向上させることもする。

本発明の好適な実施例によれば、遮蔽部分は、空隙を形
成する少なくとも１つの磁気回路部分から、前記遮蔽部
分と磁気回路の前記部分の間に配置された磁性材料の層
により絶縁され、したがって、その遮蔽部分は空隙を短
絡することなしに空隙の磁気シャントを形成するもので
ある。遮蔽部分は、空隙を構成する磁気回路部分の横断
面の寸法と比較して非常に薄い少なくとも１つのシート
部材により構成することができる。遮蔽部分は、その遮
蔽部分が内部に配置される測定コイルの長さにほぼ等し
い長さにわたって延長することが好ましい。前記遮蔽部
分は、その遮蔽部分が内部に配置される測定コイルの長
さにほぼ等しい長さにわたって延長することが好ましい
。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図と第２図に示されている検出装置は全体として長
方形の磁気回路１を有する。その磁気回路の向き合う部
分の間に２つの空隙２と３が主導体４に関して設けられ
る。第１図に横断面が示されている主導体３が磁気回路
の内部空所内を延長して、前記導体に主電流が流れた時
にその内部に磁界を発生する。

空隙２と３の所において、磁気回路の対応する部分に電
気測定コイル５．６が設けられる。それらの各測定コイ
ルは電流風に組合わされている制御回路へ接続される。

制御回路については後で第３図を参照して説明する。ホ
ール効果検出器５のような磁界検出器手段７．８が、第
１図に示すように、空隙２と３の内部に配置される。

次に第３図を参照する。磁気回路（第３図には示されて
いない）へ結合されている主導体４が磁気回路中に磁界
Ｈｔを発生する。第３図に示されている装置に対応する
検出装置にはただ１つの４−１定コイルが設けられてい
るから、ただ１つの空隙を有し、その空隙の中に１つの
磁界検出器手段が設けられる。第３図にコイル５として
示されている測定コイルには、磁界Ｈ１とは逆向きの磁
界Ｈ２を発生するように測定電流が供給される。ホール
効果検出器７のような磁界検出器が出力信号を発生する
。その出力信号は制御回路の端子１７と１８へ加えられ
る。制御回路は増幅器１９と測定電流供給回路２０とを
とくに有する。その測定電流供給回路２０は、電源端子
２３と２４の間に直列接続される一対のトランジスタ２
１．２２を含む。増幅器１９の出力端子がトランジスタ
２１゜２２の制御電極へ接続される。それらのトランジ
スタのエミッタは測定コイル５の第１の端子Ｅへ一緒に
接続される。測定コイル５の第２の端子Ｍは電流ｎ１定
器２５と低い抵抗値の抵抗２６の少なくとも一方を介し
て、端子Ｏで表されいる装置のアースへ接続される。

主導体４に主電流が流れると、ホール効果検出器７が磁
界ＨとＨの差を検出し、制御信号を発生する。その制御
信号は、その差を零にするようにｉｌｌｌｌ定路イル５
中定電流を制御するために用いられる。したがって、端
子Ｍと０の間で測定される電流は各時刻における主電流
の値を表し、したがってその電流の映像を発生できるよ
うにする。

第１図と第２図は遮蔽部分９と１０の好ましい構成と形
を示す。それらの遮蔽部分は、この実施例においては、
ミューメタルのような高透磁率の材料のシートから作ら
れる。そのシートは磁気回路の部分１１．１２のような
２つの部分の周囲で曲げられて、空隙の１つを構成する
。磁気回路の部分１１．１２の横方向に閉じた電気回路
を形成されるとその電気回路中に渦電流損が生ずるから
、そのような電気回路が形成されることは避けるために
、その曲げられたシートの縁部の間に、第２図に示すよ
うな長平方向のスリット１３が設けられる。更に、空隙
の磁気短絡を避け、磁気回路１と遮蔽部分りの間である
磁気結合が行われるように、磁気回路の前記部分の空隙
を形成する側面と遮蔽シートの間に磁気絶縁が施される
。この磁気絶縁はたとえば測定コイルのケース１４．１
５により行われる。そのケースは適当なプラスチック材
料のような非磁性材料で作られる。更に、機械的に保護
する絶縁シート１６が＋１１１１定コイルのヨーク部分
と巻線の間に配置される。

遮蔽部分９と１０は、磁気回路１の横方向寸法と比較し
て非常に薄くでき、それらの遮蔽部分が内部に置かれる
測定コイルの長さにほぼ等しい長さにわたって延長する
ことが好ましく、空隙内に配置されている磁界検出器を
外部磁界の影響から保護する。測定コイルの外側に設け
られる類似のシートが磁気回路の空隙内の磁界を乱すこ
とがあるから、検出装置の測定誤差が大きくなることが
あることに注目すべきである。予ａｌｌｌできないこと
であるが、そのような遮蔽部分が測定コイル内に存在す
ると検出装置の測定精度が大幅に向上するようである。

この効果は、遮蔽部分と測定コイルの間の結合の結果で
あり、それにより遮蔽部分９と１０は、ここで説明して
いる実施例においては、補償過程に関与する。その理由
は、主電流と測定コイル中の測定電流とから生ずる磁束
の明確な部分がそれらの遮蔽部分を流れるからである。

更に、主電流の強さと、測定コイルの巻線の巻回数を乗
ぜられた測定電流の強さとの差により表される誤差は直
流および低い技術的周波数では極めて小さいばかりでな
く、より高い周波数、すなわち、１００ｋｉｌｚをこえ
る周波数まではかなり小さくなる。したがって、伝送帯
が０から１００　ｋｌｌｚ以上まで延びる検出装置が提
供される。この特徴は、主電流が非常に短い期間中に遷
移を受け、したがってそれの周波数スペクトラムに高調
波が多数歯まれるような全ての用途において非常に重要
である。最も速い変化までの主電流の変化に測定電流が
追従する精度は、たとえば、測定電流の関数として主電
流を調整または制御する場合に基本的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は検出装置の電気回路とケースを省いて示す、主
導体の方向に見た本発明の検出装置の部分断面図、第２
図は第１図の■−■線に沿う断面図、第３図は本発明に
関連する基本的な電気回路の回路図である。 １・・・磁気回路、２．３・・・空隙、４・・・主導体
、５．６・・・測定コイル、７・・・ホール効果検出器
、９．１０・・・遮蔽部分、１９・・・増幅器、２５・
・・電流測定器。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 〜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも１つの空隙を有し、主導体に磁気結合で
   きる少なくとも１つの磁気回路と、この磁気回路へ結合
   される少なくとも１つの測定コイルと、前記空隙内に配
   置される磁界検出器手段と、制御回路と、関連する電流
   源とを備え、前記電流源の入力端子が前記磁界検出器手
   段へ結合され、前記磁界検出器手段の出力端子が、前記
   測定コイルと、電流測定と電流の表示の少なくとも１つ
   を行う手段との直列接続へ接続され、前記主導体中を流
   れる比較的大きな電流の測定と、その電流の像の発生と
   の少なくとも１つを行うために用いられる電流検出装置
   であって、前記空隙を構成する磁気回路部分のほぼ全横
   断面を囲むように、前記空隙の付近で前記測定コイル内
   に配置される高透磁率の材料製の少なくとも１つの磁気
   遮蔽部分を更に備えることを特徴とする電流検出装置。 ２、請求項１記載の装置において、前記遮蔽部分は、空
   隙を構成する前記磁気回路部分の少なくとも一つから、
   前記遮蔽部分と磁気回路の前記部分の間に配置される磁
   性材料の層により絶縁されることを特徴とする装置。 ３、請求項１または２に記載の装置において、前記遮蔽
   部分は、空隙を構成する磁気回路部分の横断面の寸法と
   比較して非常に薄い少なくとも１つのシート部材により
   構成され、且つこれらの部分を囲むように曲げられてい
   ることを特徴とする装置。 ４、請求項１または２に記載の装置において、前記遮蔽
   部分は、その遮蔽部分が内部に配置される測定コイルの
   長さにほぼ等しい長さにわたって延長していることを特
   徴とする装置。 ５、請求項３記載の装置において、前記遮蔽部分は、そ
   の遮蔽部分が内部に配置される測定コイルの長さにほぼ
   等しい長さにわたって延長していることを特徴とする装
   置。