JPH02124470A - 直結形フラックスゲート電流センサ - Google Patents

直結形フラックスゲート電流センサ

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JPH02124470A
JPH02124470A JP1209494A JP20949489A JPH02124470A JP H02124470 A JPH02124470 A JP H02124470A JP 1209494 A JP1209494 A JP 1209494A JP 20949489 A JP20949489 A JP 20949489A JP H02124470 A JPH02124470 A JP H02124470A
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loop
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JP1209494A
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Barry Narod
バリー　ナロード
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BRITISH COLOMBIA THE, University of
University of British Columbia
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BRITISH COLOMBIA THE, University of
University of British Columbia
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G01R15/183—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using transformers with a magnetic core
    • G01R15/185—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using transformers with a magnetic core with compensation or feedback windings or interacting coils, e.g. 0-flux sensors

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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】 ［発明の分野］ 本発明は環状磁界を検知するのに有用な新規なフラック
スゲート電流センサに関する。−層詳しくは、本発明は
環状に形成してあり、環状の磁界を非常に低いレベルて
検知できる巾フラックスゲート・センサに関する。
［発明の背景］ ’ｒｉ　Ｋを直結式で検知するのに用いられる装置およ
び方法では、磁束集束装置あるいは導体のまわりに直列
に配置した小さい線形フラックスゲートの集合体と一緒
にホール効実装置を使用すると便利である。
このような装置は２つの＝Ｉ（！’な欠点を有する。
まず、期待したほどの感度がなく、成る種の用途には不
適である０次に、サイズか大きくなるにっれて、それに
比例して性能が低下するという欠陥を持つ。
以下の文献はこの技術分野に多少とも関連のある主題も
項を開示している。
米国特許筒２，３８２，１９９号（Ｂｒｉｎｋ）米国特
許筒２，７６０，１５８号（Ｋｅｒｎｓ）米国特許筒３
，４３６，６５０号（１１ｉｒ＋Ｌｏｎ）米国特許筒４
，２９３，８１５号（Ｗｅｓｔ等）米国特許筒４，３２
４，２５５号（１１ａｒａｃｋ　’１９米国特許第４，
５２３，１４７号（Ｄ’　Ａｎｇｅ　ｌｏ　′ｖ）米国
特許筒４，５６４，８１２号（Ｖａｎ　Ｄｉｊｋ）カナ
タ国特許７８３，５７６号号（Ｉ’ｕｎｎｅｔ、Ｌ）Ｐ
ｕｎｎｅｔｔ特許は磁気増幅器電流センサとｆｆ通呼ば
れている装置を開示している。この磁気増幅器は表面的
にはフラックスゲートｉ「流センサに物理的に類似して
いる。Ｐｕｎｎｅｔｔの磁気増幅器はそれぞれ独立した
環状巻き線を巻き付けた第１、第２の閉ループ・コアｆ
段を包含している。これら両コアを独立した環状の検知
巻き線が囲んている。Ｐｕｎｎｅｔｔ特許の第７頁、第
１６．１７行には、その構成によれば、「ｌミリアンペ
アから１００アンペアまでの電流を測定できる」と記載
されている。したかって、このＰｕｎｎｅｔｔ特許の磁
気増幅器か１００ナノアンペアの範囲にある電流を検知
てきるということは開示されていない。
磁気増１１１！器なるものでは、部分飽和と呼ばれるプ
ロセスに従って磁気回路の微分透磁率が付与される磁界
（Ｈ）と共にゆっくりと滑らかに変化するのが望ましい
。望ましい材料としてはｒＳＪ字形磁化曲線を有するも
のかある。
部分飽和というのは付与された磁界と共に微分透磁率が
低減することと定義できる。完全飽和（フラックスゲー
トにとっては最も適した状態）というのは微分透磁率が
自由空間のそれにまて低下することを言う、磁気増１１
１１１器は低磁界レベル、すなわち１部分飽和の範囲内
で最も良く作動する。磁気増幅器は滑らかに変化する微
分透磁率に依存してセンサにダイナミックレンジを超え
て正当な線形状態で作動させる。駆動磁界あるいは測定
電流による磁界のいずれもかコアを強飽和状態に駆動し
なことが必須である。たとえば、測定電流そのものかコ
アを強飽和状態にした場合、駆動磁界は検知巻き線によ
って検出されるべき不釣合磁界を発生することかない。
駆動磁界が強飽和状！Ｅに近い場合には、磁気増幅プロ
セスは非線形となり、センサをＰｕｎｎｅｔｔ特許に記
載されているように開ループ形態で使用することはでき
ない。
Ｐｕｎｎｅｔｔ特許はそのコアを強飽和状態にする技術
を開示していない。これはその第６頁第２４〜２８行か
ら明らかであり、ここでは、磁化されることになってい
るコアの問題と、−次巻き線内の磁化用電流を５０％増
大させてコアを減磁する技術とが論議されている。
Ｐｕｎｎｅｔｔ特許の第７頁、第３〜１７行に記載され
ている実験モデルでは、駆動磁界レベルは５５アンペア
／メートル（Ａ／Ｍ）であり、１００アンペアのとき、
９１　Ａ／Ｍの磁界か測定された。上記の理由のために
、９１Ａ／Ｍては磁性材料のコアを飽和することはでき
ないので、当然、５５Ａ／Ｍの駆動磁界もコア材料を強
飽和にすることはない。
Ｋｅｒｎｓ特許は電流を測定する方法、装置を開示して
いる。ここでは、３つの強磁性の環状コアかそれぞれの
横方向軸線を整合させるように平行な状態で配置しであ
る０巻き線が直列で逆向きに接続してあって、巻き線を
通って流れる電流によってそれぞれのコアに発生した磁
界か対向するようになっている。しかしながら、にｅｒ
ｎｓ特許に開示されている装置はフラックスゲートでは
ない、Ｋｅｒｎｓ特許の装置は普通は磁気増幅器と呼ば
れるものである。Ｋｅｒｎｓ特許では本発明と異なった
目的で２つの環状のコアを使用しており、これら２つの
コアは本発明のフラックスゲート・センサの場合のよう
に飽和状態に駆動されることはない、このことはＫｅｒ
ｎｓ特許の第４Ｑ、第３５行に「磁束がコアで使用され
ている磁性材料の飽和点に達することは決してない」と
いう記載から明らかである。また、Ｋｅｒｎｓ特許はコ
ア内の磁束の第二調波成分を検出するために第３センサ
巻き線を使用していない。
Ｈｉｎｔｏｎ特許は電流センサを開示しているか、これ
はフラックスゲートではない Ｈｉｓｔｏｎ特許は感度を得るために強磁性誦導変調を
使用しない、この磁力計均等物は「スピニング・コイル
式磁力計」と呼ばれており、このようなセンサ内の可動
部分は作動ヒ主要なものである。本発明の電流センサは
ηｒ動部分を一切）、νたない Ｂａｒａｃｈ特許は電流センサを開示しているか、これ
もフラックスゲートてはない、この電流センサは直結形
ではなく、超伝導磁力計（ＳＱＵ　Ｉ　Ｄ）の原理で作
動するものである。
Ｄ’Ａｎｇｅｌｏｋｔ？の特許は電流センサもフラック
スゲートも開示していない　Ｄ Ａｎｇｅ　ｌ　ｏ等の特許に開示されている装置は超伝
導磁力計（ＳＱＵ　Ｉ　Ｄ）の原理で作動するものであ
る。
最後に、Ｖａｎ　　Ｄｉｊｋ＠許は電流センサもフラッ
クスゲートも開示していない。ＶａｎＤｉｊｋ特許の装
置は核磁気共鳴の原理で作動し、ｆ＠動センサである。
［発明の概要］ 本発明は強飽和状態まて駆動されて磁気特性の急激な変
化を生じる新規な直結形フラックスゲート電流センサて
あって、（ａ）強飽和状悪に敏感な強磁性材料て作って
あり、第１の環状駆動巻き線を巻き付けたスリーブ内に
収容されており、巻き線か周面まわりに延びている第１
の閉ループ・コア手段と、（ｂ）強飽和状態に敏感な強
磁性材料て作ってあり、第１の巻き線から独立した第２
の環状駆動巻き線を巻き付けたスリーブ内に収容されて
おり、この第２の巻き線が周面まわりに延びている第２
の閉ループ・コア手段と、（Ｃ）第１．第２のコア手段
と協働してこれらのコア手段を平行に並んだ状態に保持
するようになっている閉ループ・コア・ケーシング手段
であり、第１、第２のコア手段と共に周面まわりに第１
、第２の環状駆動巻き線から独立した環状検知巻き線を
巻き付けてあって一体となっている閉ループコア・ブー
９２９１段とを包含する直結形フラックスゲート電流セ
ンサに関するものである。
フラックスゲート電流センサでは、閉ループ・コア・ブ
ー９２９１段は任意の適当な形状を持ち得るか、２つの
好ましい形状としては「０字形」と「Ｈ字形」の横断面
形状かある。第１、第２のリンク状コアを段も任意適当
な形状を持ち得る。
「０字形」、「Ｈ字形」のケーシング手段の場合、コア
手段はそれぞれ円形あるいは矩形の横断面形状を有し、
「０字形」のケーシング内に収容されるか、あるいは、
「Ｈ字形」の横断面形状のリング・コア・ケーシング手
段の開口部内に収容されることになる。
コアはニッケル強磁性合金あるいはアモルファス強磁性
合金のような高性能磁性材料で作ることかてきる。
未発１！１は単一の直結形フラックスゲート電流センサ
を利用して環状の磁界を検知する方法であって、それぞ
れの周面まわりに巻き線を備えた２つの閉ループ・コア
をフラックスゲートの変調要素として使用し、これら２
つの閉ループ・コアか環状の閉ループ・コア・ケーシン
グと協働し、この閉ループ・コア・ケーシングがその外
面を完全に囲んで巻き付いている環状の検知巻き線を有
する方法のも関係している。２つの閉ループ・コアは横
に並んで配置してなければならない、さらに、２つの閉
ループ・コアは互いに反対の向きに駆動される。これら
のコアは高レベルの電流で磁気的に飽和され、センサの
性能レベルを低下させるおそれのある記憶を排除する。
以ド、添付図面を参照しながら本発明を説明するか、こ
こに開示する特定の実施例に本発明を限定するつもりか
ないことは了解されたい。
［実施例］ フラックスゲートは完全飽和の領域で最も良く作動する
。フラックスゲートは強飽和相、未飽和相と呼ぶことの
できる２つのフラックスゲート・サイクル相の間で磁気
回路の磁束の大きな個別の変化に依存する。フラックス
ゲートは磁性材料が方形磁化曲線を有し、固有透磁率か
高い場合に最も良く作動する。磁性材料か強飽和に至ら
ない任７ａの磁界レベルで一定の微分透磁率を有するの
が望ましい、センサは未飽和状態から強飽和状態への急
激な切り換えを行うことによって最も良く作動する。こ
の切り換え時、ファラディの法則により、測定電流に起
因し、磁性材料内に存在する磁束か検知巻き線に対して
ゲート制御される（それ故に、フラックスゲートと呼ば
れる）。
フラックスゲートは、駆動磁界か磁気回路内の磁性材料
を強飽和させるのに必要な磁界レベルよりもかなり大き
いとき、そして、測定磁界か強飽和磁界よりもかなり小
さいときに最も良く作動する。駆動磁界レベルは、代表
的には、強飽和レベルの約１００倍であり、・方、作動
磁界レベルは強飽和磁界の約１０００分のｌである。普
通は、フラックスゲートは匹敵するセンサに対して庚午
の測定磁界レベルについて磁気増幅器からの出力レベル
の数百倍から数千倍の出力レベルを発生する。フラック
スゲートは、磁気回路の磁束および検知巻き線内の電流
が変化する回数が適切に定められているときに最も良く
作動する。
リング・コア形フラックスゲートの特質の１つは、記憶
効果をまったく持たないということである。磁性材料は
サイクル毎に充分に飽和させられ、コア材料にはなんら
先行の磁化サイクルからの磁気的な記録か存在しない。
したがって、減磁サイクルは不要である。フラックスゲ
ートのための強飽和回路は、開放式磁気回路並列ストリ
フプ・センサ（成る場合には減磁法を必要とする）と異
なり、リング・コア形センサに対して実施するのか最も
容易である。
本発明の直結形フラックスゲート電流センサは、ｆ５状
の単一フラックスゲート・センサであり、環状磁界を検
知するようになっており。
１００ナノアンペアもの低さの電流を検知できるという
点で現存のセンサを凌駕した重要な利点を有する。本発
明のセンサは電流が環状の磁界を生じさせるのでその場
で電流を検出するのに使用できる。
センサ環体の孔は電流を検出する領域を定める。センサ
が電流搬送媒質と物理的に接触する必要がないので、本
発明のセンサはいかなる導電環境ても適切に利用できる
。したかって、本発明のセンサは流体（液体あるいは気
体）内でも、固体導体のまわりでも等しく使用てきる。
独特で新規であると考えられるフラックスゲート電流セ
ンサの特徴はフラックスゲートの変調要素として強磁性
材料の閉ループ・コアを使用することと、環体上に設け
た完全な環状の検知巻き線を使用することにある。コア
はセンサの感度に干渉するいかなる記憶をも除去するよ
うに磁気的に飽和させられる。これらの要因が相まって
、環状磁界にとっては最適な感度を与え、ボロイダル磁
界とのクロストークか最小限になる。横に並んでいるか
反対向きに駆動される２つの閉ループ・コアを使用する
ことによって、平行ストリウプ形フラックスゲートとリ
ング・コア形フラックスゲートの両方の利点を組合わせ
ることになる。
本発明の概念、作用、構成を理解する助けとすべく、以
下に、第１．２．３図に示すような２つの特殊な実施例
について詳細な説明を行う。第１図は直結形フラックス
ゲート電流センサを構成する構成要素の部分断面展開斜
視図である。第１図でわかるように、直結形フラックス
ゲート１に流センサ２は３つの主妻部分、すなわち、第
１の閉ループ・コア４と、第２の閉ループ・コア６と、
閉ループ・コア・ケーシング８とからなる。閉ループ・
コア・ケーシング８は「Ｈ字形」横断面形状を有し、第
１閉ループ・コア４と第２閉ループ・コア６をｒＨＪ字
の構成する開口内に嵌合させることができる。閉ループ
拳コア・ケーシング８は環状の検知巻き線のための成形
型ともなる。
センサ２を組み立てる際に、閉ループ・コア４の外面に
はその全周にわたって第１の環状駆動巻き線ｌＯが巻き
付けられる。第２閉ループ・コア６にもその全周にわた
って独立して第２の環状駆動巻き線１２か巻き付けられ
る。第１．第２の閉ループ・コア４．６は次に閉ループ
・コア・ケーシング８の「Ｈ字形」の構成するそれぞれ
の開口部内の所定位置に置かれる。次いで、コア・ケー
シング８の全周にわたって環状検知巻き線１４か巻き付
けられる。
このセンサは、環状の駆動巻き線１０．１２内を電流が
流れて閉ループ・コア４．６を磁気的に飽和させること
によって環状検知巻き線１４のインダクタンスを変調さ
せたときに機能を発揮する。環状駆動巻き線ｔｏ、１２
内の電流は閉ループ・コア４，６内に発生した磁界か互
いに反対の向きとなるように設定する。
センサのコアは、Ａ１１ｉｅｄ　１ｌｅＬａｌｓあるい
はＶａｃｕｕｓ　５ｃｈｓｅｌｔｚｅｒ　Ｇｅ５ｅ１１
ｓｃｈａｆｔの販売しているアモルファス強磁性合金と
か、Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ　Ｉｎｃ、、Ａｒｎ。
ｌｄ　ＭａｇｎｅＬｉｃｓ　Ｉｎｃ、あるいはＭａｇｎ
ｅｔ、ｉｃ　Ｍｅｔａｌｓ　Ｃ。
ｒｐ、の販売している高ニッケル強磁性合金［時にＰＥ
ＲＭＡ１１、ＯＹ（登録商標）と呼ばれる］とかのよう
な高性能強磁性材料て作ることかてきる。
第２，３図を参照して、直結形フラックスゲート・セン
サの別の実施例かここには示しである。
センサ１８は第１の円周方向巻き線２２内に収容された
第１閉ループ・コア手段２０と、第２の円周方向巻き線
２６内に収容された平行な第２閉ループ・コア手段２４
とからなる。これら２つのコア手段および巻き線は閉ル
ープ・ケーシング２８内に収容されている。ケーシング
２８はその全周にわたって検知巻き線３０が巻き付けで
ある。２つの巻き線２２．２６はボート３２のところか
らケーシングに入っている。特に第３図を参照して、２
つのコア手段２０．２４はそれぞれ強磁性リボン３４．
３６で構成されている。第１、第２の駆動巻き線２２．
２６はそれぞれスリーブ３８．４０の周面まわりに独立
して環状に巻き付けである。
この構成の利点は、横方向に並んで配置された２つの閉
ループ・コア４．６あるいは２０．２４かフラックスゲ
ート電流センサ２または１８の変調要素として作用する
ということにある。閉ループ・コア・ケーシング８また
は２８の周面まわりに巻き付けられた環状検知巻き線１
４または３０は閉ループ全体のための環状検知巻き線と
なる。２つのコア（４，６または２０．２４）とこのよ
うなケーシング（８または２８）との組合わせによる利
点は環状磁界に対して最適な感度を与えると共にボロイ
ダル磁界とのクロストークを最小限に抑えるということ
にある。さらに、２つの独立した閉ループ・コア２．４
または２０．２４を横に並べ、互いに反対向きに駆動す
ることによって、平行ストリップ形フラックスゲートと
リング・コア形フラックスゲートの両方の利点を組合わ
せることかできる。これとは別に、フラックスゲート電
流センサ２または８のこの構成は２つの主要な利点を有
する。その第１の利点は、従来公知の装置よりもかなり
感度が良いということにある。第２の利点は、サイズを
大きくしたとき、フラックスゲート電流センサ２または
１８の性能を実際に改善できるということにある。この
ｔ期しなかった特徴はサイズを大きくするにつれて性能
の低下か予想される現存の公知装置とまさに反対である
。
フラックスゲート電流センサ２または１８の新規な構造
のあまり目立たない欠点は、ボロイダル磁界との実質的
なりロストークを生しさせることなくワイヤまわりでク
リップ操作を行うのか容易でないということにある。し
かしながら、この欠点はフラックスゲート電流センサ２
または１８の意図している用途、たとえば、海洋地球測
定、海洋流速測定、海洋氷塊移動測定、電離層地球測定
、パーティカルビーム強度測定、海上船舶速度測定には
関係ない。
第４図、第４ａ図は直結形センサを作動させるのに使用
できる回路を示している。この駆動回路（第４ａ図）は
オシレータを介して、次いで２分の１分周器を介して交
流電流を流すことによって駆動され、所与の周波数の方
形波を発生する０次に、電流は小動力増幅器によって増
幅され、コンデンサ・リンケージに送られ、その後、第
１、第２閉ループ・コアのまわりの駆動巻き線に送られ
る。増幅器とコンデンサの組合わせにより、センサが高
い感度レベルを確実に持てる強飽和レベルまでコアを磁
気的に飽和させることができる。
第４ｂ図は増幅器回路を示している。コア・ケーシング
手段のまわりの検知巻き線の応答はコンデンサを通り１
次いで、帯域増幅器を通し、そして、復調器を通り、最
後に増１鴫器を通して送られ、出力部に達する。抵抗層
または相互伝導増幅器を持ったフィートハウク回路かこ
の出力部と検知巻き線に接続している。また、ＭＡ駆動
回路オシレータから検知回路の復調器への二重周波数方
形波電流（第４ａ図）にも接続している。
第６図はリング・コア形電流センサで行われる対応した
磁束サイクルを表わしている。ブラックスゲートは通常
は非常に小さい磁界を測定するのに使用されるので、こ
の図もそれを反映している。第６図の持続不釣合曲線は
測定電流のタイミングを変えるのと異なって測定電流の
関数として線形に振幅を変えることになる。これは強飽
和フラックスゲートの重要な特質である。
第５図は第６図に示す曲線を理想化したものてあり、典
型的な強飽和フラックスゲートの動作を説明するための
ものである。最上部の実線の曲線は測定磁界か存在しな
い場合の第１フラクシング・コアを表わしている。中間
の実線の曲線は第２のフラツシング・コアを表わしてい
る。最）′部の実線の曲線は微分の合計を表わしている
。このようなフラックスゲートにおいては、強飽和期間
中の２つのコア間の磁束不釣合は無視できる。それに反
して、コアが飽和されていないときには優勢な形態の磁
束不釣合か存在する。フラックスゲートは、不釣合磁界
から独立した適切な磁気に飽和状態と未飽和状態との間
の移行ができるだけ迅速に生じるように作動しなければ
ならない、こうして、センサは微分磁束の偶数調波の振
幅が測定磁界に比例するように作動する。別の特徴とし
ては、このフラックスゲート・センサの直線性かコア材
料の磁気特性の関数となっていないということにある。
［Ｊｔ一体側］ 第１図に示すような直結形フラックスゲート電流センサ
２のプロトタイプを作った。これの公称直径はｌｏｃｍ
てあ°す、ｌＨｚの帯域幅で０゜５マイクロアンペアの
電流分解能、すなわち、５０マイクロアンペア／平方メ
ートルの電流分解能を達成することかわかった。
このセンサをテストするのに、それを ＮＡＳＡＴｅｃｈｎｉｃａｌ　　Ｍｅｍｏｒａｎｄｕｍ
　　７９６５６の第７図に記載されているものに類似し
た電子磁力計に接続した。その出力は高品質ディジタル
・スペクトル解析器でモニタした。
既知の振幅とＩＨｚの周波数の方形波電流なセンサの孔
に通し、センサおよび電子機器の較正を行うと共に、直
結形センサとしてのその能力を点検した。このとき、こ
のセンサと電子機器は１記の分解能を持つことを示した
。この実験はセンサになんらの電磁保護を行わず実施し
た。
ここで、本装置で使用される強磁性材料のリング・コア
が語意そのままに環状である必要はないことは了解され
たい。これらのコアは任意の横断面形状（矩形１円形そ
の他の形状）を持つ任意の閉ループ形状（三角形、矩形
あるいは不規則な形状）であっても同等に作用する。
Ｅ記の説明に照らして当業者には明らかなように、本発
明の実施にあたって発明の精神あるいは範囲から逸脱す
ることなく多くの修正、変更か町老である。したがって
１本発明の範囲は特許請求の範囲の定義した内容に従っ
て考えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
第１図は直結形フラックスゲート電流センサの一実施例
の部分断面展開斜視図である。 第２図は直結形フラックスゲート電流センサの別の実施
例の正面図である。 第３図は第２図に示すセンサの細部の部分断面斜視図で
ある。 第４ａ図、第４ｂ図はフラックスゲート電流センサを作
動させるのに使用できる回路の回路図である。 第５図は第６図に示す曲線を理想化したグラフである。 第６図はフラックスゲート電流センサの達成する磁束サ
イクルのグラフである。 図面において、２・・・直結形フラ・ンクスゲート電流
センサ、４・・・第１閉ループ・コア、６・・・第２閉
ループ・コア、８・・・閉ループ・コア・ケーシング、
１０・・・第１環状駆動巻き線、１２・・・第２環状駆
動巻き線、ｌ　４−・・環状検知巻き線、１８−・・直
結形フラックスゲート電流センサ、２０−・・第１閉ル
ープ・コアー４段、２２・・・第１円周方向巻き線、２
４・・・第２閉ループ・コア手段、２６・・・第２円周
方向巻き線、２８・・・閉ループ・ケーシング、３０・
・・検知巻き線、 ３２・・・ボート、 ３４・・・強磁性 リボン、 ３８． ４０・・・スリーブ 鴫トーー　の ■ 一トーー　の 中−の

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）交流電流によって強飽和状態まで駆動されて磁気
    特性の急激な変化を生じる直結形フラックスゲート電流
    センサであって、 （ａ）強飽和状態に敏感な強磁性材料 で作ってあり、第１の環状駆動巻き線を巻き付けたスリ
    ーブ内に収容されており、巻き線が周面まわりに延びて
    いる第１の閉ループ・コア手段と、（ｂ）強飽和状態に
    敏感な強磁性材料 で作ってあり、第１の巻き線から独立した第２の環状駆
    動巻き線を巻き付けたスリーブ内に収容されており、こ
    の第２の巻き線が周面まわりに延びている第２の閉ルー
    プ・コア手段と、 （ｃ）第１、第２のコア手段と協働し てこれらのコア手段を平行に並んだ状態に保持するよう
    になっている閉ループ・コア・ケーシング手段であり、
    第１、第２のコア手段と共に第１、第２の環状駆動巻き
    線から独立した環状検知巻き線を巻き付けてあって一体
    とされており、この環状検知巻き線が周面まわりに延び
    ている閉ループ・コア・ケーシング手段と を包含することを特徴とするフラックスゲート電流セン
    サ。
  2. （２）請求項１記載のフラックスゲートにおいて、閉ル
    ープ・コア・ケーシング手段が「Ｈ字形」の横断面を有
    することを特徴とするフラックスゲート。
  3. （３）請求項２記載のフラックスゲートにおいて、第１
    、第２のコア手段が矩形の横断面形状を有し、「Ｈ字形
    」横断面形状のコア・ケーシング手段の開口内に収容さ
    れるようになっていることを特徴とするフラックスゲー
    ト。
  4. （４）請求項１記載のフラックスゲートにおいて、第１
    、第２のコア手段がそれぞれのスリーブ内に収容された
    強磁性りぼんであり、これら２つのスリーブが個別の環
    状巻き線と並んだ状態で配置されており、また、前記２
    つの個別の環状巻き線から独立して環状検知巻き線を巻
    き付けたケーシング手段内に閉じ込めてあることを特徴
    とするフラックスゲート。
  5. （５）交流電流によって強飽和状態まで駆動されて磁気
    特性の急激な変化を生じる単一の直結形フラックスゲー
    ト電流センサを利用して環状の磁界を検知する方法であ
    って、それぞれの周面まわりに巻き線を備えた２つの閉
    ループ・コアをフラックスゲートの変調要素として使用
    し、これら２つの閉ループ・コアが環状の独立した閉ル
    ープ・コア・ケーシングと協働し、この閉ループ・コア
    ・ケーシングがその外面を完全に囲んで延びる環状の検
    知巻き線を有する方法において、交流電流サイクル毎に
    ２つの閉ループ・コアを強く磁気的に飽和させて任意の
    先行の磁化サイクルからの磁気的な記録が２つのコアに
    存在しないようにすることによって２つの閉ループ巻き
    線とコアを利用して環状検知巻き線のインダクタンスを
    変調することを特徴とする方法。
  6. （６）請求項５記載の方法において、２つの閉ループ・
    コアが横に並んで配置してあることを特徴とする方法。
  7. （７）請求項５または６記載の方法におい て、２つの閉ループ・コアが互いに反対方向に駆動され
    ることを特徴とする方法。
  8. （８）交流電流によって強飽和状態に駆動されて磁気特
    性の急激な変化を生じる直結形フラックスゲート電流セ
    ンサであって、 （ａ）強飽和状態に敏感な強磁性材料 で作ってあり、第１の環状駆動巻き線を巻き付けたスリ
    ーブ内に収容されており、巻き線が周面まわりに延びて
    いる第１の閉ループ・コア手段と、（ｂ）強飽和状態に
    敏感な強磁性材料 で作ってあり、第１の巻き線から独立した第２の環状駆
    動巻き線を巻き付けたスリーブ内に収容されており、こ
    の第２の巻き線が周面まわりに延びている第２の閉ルー
    プ・コア手段と、 （ｃ）第１、第２のコア手段と協働し てこれらのコア手段を平行に並んだ状態に保持するよう
    になっている閉ループ・コア・ケーシング手段であり、
    第１、第２のコア手段と共に第１、第２の環状駆動巻き
    線から独立した環状検知巻き線を巻き付けてあって一体
    とされており、この環状検知巻き線が周面まわりに延び
    ている閉ループ・コア・ケーシング手段と （ｄ）交流電流の付与の際にセンサを 強飽和状態まで駆動して直結形センサを作動させる電子
    回路手段と を包含することを特徴とするフラックスゲート電流セン
    サ。
  9. （９）交流電流によって強飽和状態に駆動されて磁気特
    性の急激な変化を生じる直結形フラックスゲート電流セ
    ンサであって、 （ａ）強飽和状態に敏感な強磁性材料 で作ってあり、第１の環状駆動巻き線を巻き付けたスリ
    ーブ内に収容されており、巻き線が周面まわりに延びて
    いる第１の閉ループ・コア手段と、（ｂ）強飽和状態に
    敏感な強磁性材料 で作ってあり、第１の巻き線から独立した第２の環状駆
    動巻き線を巻き付けたスリーブ内に収容されており、こ
    の第２の巻き線が周面まわりに延びている第２の閉ルー
    プ・コア手段と、 （ｃ）第１、第２のコア手段と協働し てこれらのコア手段を平行に並んだ状態に保持するよう
    になっている閉ループ・コア・ケーシング手段であり、
    第１、第２のコア手段と共に第１、第２の環状駆動巻き
    線から独立した環状検知巻き線を巻き付けてあって一体
    とされており、この環状検知巻き線が周面まわりに延び
    ている閉ループ・コア・ケーシング手段と （ｄ）センサの測定した信号のアナロ グを環状検知巻き線にフィードバックさせてセンサ内の
    小さい信号れえるを維持する回路手段とを包含すること
    を特徴とする直結形フラックスゲート電流センサ。
  10. （１０）請求項１、８、９のうちいずれか１つに記載の
    フラックスゲートにおいて、強磁性コア手段がアモルフ
    ァス強磁性合金あるいは高ニッケル強磁性合金であるこ
    とを特徴とするフラックスゲート。
  11. （１１）請求項１記載のフラックスゲートにおいて、オ
    シレータを通し、次いで２分の１分周器を通して交流電
    源をつないで所与の周波数の方形波を発生し、電流を増
    幅し、コンデンサ・リンケージを通して電流を送り、第
    １、第２の閉ループ・コアのまわりの直接駆動環状検知
    巻き線に接続したコンデンサに電流を送ることによって
    駆動される駆動回路を包含することを特徴とするフラッ
    クスゲート。
  12. （１２）請求項１記載のフラックスゲートにおいて、電
    流出力と検知巻き線を連結する抵抗器または相互伝導増
    幅器を包含するフィードバック回路を包含することを特
    徴とするフラックスゲート。
  13. （１３）請求項１記載のフラックスゲートにおいて、コ
    ア・ケーシングまわりの検知巻き線における応答がコン
    デンサ、帯域フィルタ、復調器そして最後に増幅器を通
    してから出力部に送られる増幅器回路を包含することを
    特徴とするフラックスゲート。
  14. （１４）交流電流によって強飽和状態まで駆動されて磁
    気特性の急激な変化を生じる単一の直結形フラックスゲ
    ート電流センサを利用して環状の磁界を検知する方法で
    あって、それぞれの周面まわりに巻き線を備えた２つの
    閉ループ・コアをフラックスゲートの変調要素として使
    用し、これら２つの閉ループ・コアが環状の独立した閉
    ループ・コア・ケーシングと協働し、この閉ループ・コ
    ア・ケーシングがその外面を完全に囲んで延びる環状の
    検知巻き線を有する方法において、測定された信号のア
    ナログの検知巻き線への電流フィードバックを利用して
    センサで小さい信号レベルを保つことを特徴とする方法
    。
  15. （１５）請求項５記載の方法において、測定信号のアナ
    ログを検知巻き線にフィードバックさせてセンサで小さ
    い信号レベルを保つ段階を包含することを特徴とする方
    法。
  16. （１６）請求項５記載の方法において、センサの駆動磁
    界レベルが強飽和コア・レベルの約１００倍となってい
    ることを特徴とする方法。
  17. （１７）請求項１５記載の方法において、センサの作動
    磁界レベルが強飽和レベルの約 １０００分の１であることを特徴とする方法。
JP1209494A 1988-08-19 1989-08-11 直結形フラックスゲート電流センサ Pending JPH02124470A (ja)

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