JPH03221871A - 電流センサ - Google Patents
電流センサInfo
- Publication number
- JPH03221871A JPH03221871A JP2018306A JP1830690A JPH03221871A JP H03221871 A JPH03221871 A JP H03221871A JP 2018306 A JP2018306 A JP 2018306A JP 1830690 A JP1830690 A JP 1830690A JP H03221871 A JPH03221871 A JP H03221871A
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- JP
- Japan
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- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 7
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
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。
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
この発明は、配電状態モニタリングセンサ等、非環状電
流周囲の回転磁界をファラデー効果で感知する電流セン
サに関する。
流周囲の回転磁界をファラデー効果で感知する電流セン
サに関する。
従来の技術
従来の電流センサは、第４図に示すように導体ｓ中の被
測定電流の周囲にＣ型コア４を設け１．そのギャップ中
にファラデー効果を利用した磁気センサ３を構成し、ギ
ャップ中に発生する磁界を測定することにより電流値を
間接的ではあるが非接触で測定するものであった。しか
し、電気回路部を含めた磁界センサのノイズが有限であ
るため被測定電流値が微小である場合、あるいはファラ
デー効果素子の感度が小さい場合にはセンサ出力が小さ
くなりＳＮ比の悪化をもたらす。また、微小磁界（例え
ば１０ｅ以下）時のファラデー素子の感度は通常磁界（
５０〜１０００ｅ）時のそれと異なるので磁気センサ３
のリニアリティ特性の悪化も心配される。ここでもし、
センサ出力のＳＮ比の悪化あるいはリニアリティ特性悪
化による感度バラツキが生じると配電状態モニタリング
センサにおいて、零相電流を誤検出し、誤判断を引き起
こす原因となり得る。また、アンペール法則によりギャ
ップ長ｄを小さくすることにより、ギャップ中磁界は強
化され原理的には上記の問題は解決するが、物理的に考
えて磁気センサの長さを１ｃｍ以下にするのは不可能で
あるためｄの下限にも限界があり、従来の電流センサで
は１Ａ程度の非環状電流を正確に測定するのは不可能で
ある。
測定電流の周囲にＣ型コア４を設け１．そのギャップ中
にファラデー効果を利用した磁気センサ３を構成し、ギ
ャップ中に発生する磁界を測定することにより電流値を
間接的ではあるが非接触で測定するものであった。しか
し、電気回路部を含めた磁界センサのノイズが有限であ
るため被測定電流値が微小である場合、あるいはファラ
デー効果素子の感度が小さい場合にはセンサ出力が小さ
くなりＳＮ比の悪化をもたらす。また、微小磁界（例え
ば１０ｅ以下）時のファラデー素子の感度は通常磁界（
５０〜１０００ｅ）時のそれと異なるので磁気センサ３
のリニアリティ特性の悪化も心配される。ここでもし、
センサ出力のＳＮ比の悪化あるいはリニアリティ特性悪
化による感度バラツキが生じると配電状態モニタリング
センサにおいて、零相電流を誤検出し、誤判断を引き起
こす原因となり得る。また、アンペール法則によりギャ
ップ長ｄを小さくすることにより、ギャップ中磁界は強
化され原理的には上記の問題は解決するが、物理的に考
えて磁気センサの長さを１ｃｍ以下にするのは不可能で
あるためｄの下限にも限界があり、従来の電流センサで
は１Ａ程度の非環状電流を正確に測定するのは不可能で
ある。
発明が解決しようとする課題
従来の方法では、微小電流時、電流センサのＳＮ比悪化
とリニアリティ特性悪化に伴う感度ずれにより三相配電
線の零相電流を誤検出し、事故等の誤判断を引き起こす
可能性がある。
とリニアリティ特性悪化に伴う感度ずれにより三相配電
線の零相電流を誤検出し、事故等の誤判断を引き起こす
可能性がある。
この発明は、従来のものがもつ上記のような課題を解決
させ、低コストで高感度かつ高精度な電流センサを提供
することを目的とする。
させ、低コストで高感度かつ高精度な電流センサを提供
することを目的とする。
課題を解決するための手段
この発明は、被測定非環状電流の周囲にらせん状コアを
設けたことを特徴とする。また、被測定電流導体の周囲
にらせん状補助コアの巻数によりコアギャップ中の磁界
強度を調節し、感度を高めることを特徴とする。さらに
、被測定電流周囲のらせん状補助コアのギャップ両端面
が被測定電流方向に対し、垂直方向に向かい合うように
構成することを特徴とする。また、ファラデー効果素子
を被測定電流方向に対して垂直方向に構成することを特
徴とする。さらに、外部磁場「↓叫こおいて、磁化され
た補助コアの一部分を外部磁場に垂直に構威し、その部
分において磁化方向の反磁界の影響をなくすことを特徴
とする。
設けたことを特徴とする。また、被測定電流導体の周囲
にらせん状補助コアの巻数によりコアギャップ中の磁界
強度を調節し、感度を高めることを特徴とする。さらに
、被測定電流周囲のらせん状補助コアのギャップ両端面
が被測定電流方向に対し、垂直方向に向かい合うように
構成することを特徴とする。また、ファラデー効果素子
を被測定電流方向に対して垂直方向に構成することを特
徴とする。さらに、外部磁場「↓叫こおいて、磁化され
た補助コアの一部分を外部磁場に垂直に構威し、その部
分において磁化方向の反磁界の影響をなくすことを特徴
とする。
作用
」１記のような電流センサにおいては、コアギャップ中
の磁界強度をコアのターン数およびコアの端部の断面積
の逆比で強めることができ、たとえ微小電流測定あるい
は低感度磁界センサ使用の場合であってもＳＮ比を良好
にかつ感度バラツキもなく電流を測定することができ、
三相配電零相電流の誤検出がなくなり、事故等の誤判断
がなくなる。さらに、安価なコアの改良により高価なガ
ーネット結晶の性能に対しても負担の軽減を図ることが
できるのでコスト面においても有利である。
の磁界強度をコアのターン数およびコアの端部の断面積
の逆比で強めることができ、たとえ微小電流測定あるい
は低感度磁界センサ使用の場合であってもＳＮ比を良好
にかつ感度バラツキもなく電流を測定することができ、
三相配電零相電流の誤検出がなくなり、事故等の誤判断
がなくなる。さらに、安価なコアの改良により高価なガ
ーネット結晶の性能に対しても負担の軽減を図ることが
できるのでコスト面においても有利である。
実施例
この発明の実施例を第１図、第２図および第３図を参照
しながら説明する。本発明は、第１図に示すように、導
体６を流れる被測定非環状電流の周囲に設けられるスパ
イラルコア１、コア端部分２および磁界センサ３より構
成されている。ただし、第１図において（ａ）は真正面
図、（ｂ）は下面図、（Ｃ）は側面図の順で描いである
。ここで、コア端部分２はギャップ面と磁界センサ３が
同一直線上で被測定電流に対して平行になるように構成
されている。そして、被測定電流はスパイラルコア１中
のどこを貫通していてもよく、ギャップ中の磁界強度は
ギャップ長ｄにより調整される。次にスパイラルコアｌ
の原理を第２図を参照しながら説明する。写像Ｗ＝２６
を考えた場合、第１図のスパイラルコアの各ターンは、
順に平面Ｄ ＋ 、 Ｄ ２．・・・、Ｄ６のリーマン
面上にあり、磁路が各ターンの各り−マン面の分枝で解
析接続された状態で、第２図はｚ平面上のスパイラルコ
アをＷ平ｉ上のＣ型コアに写像した状態の図である。第
２図かられかるように、Ｚ平面上の各リーマン面Ｄ ＋
＋ Ｄ ２＋・・・、Ｄ５はＷ平面上のＣ型コア上の
・・・ に対応しており、一方各す−マン面に電流
Ｉが対応しているのでＷ平面上ではＣ型コア内に５個の
電流５工が流れている。
しながら説明する。本発明は、第１図に示すように、導
体６を流れる被測定非環状電流の周囲に設けられるスパ
イラルコア１、コア端部分２および磁界センサ３より構
成されている。ただし、第１図において（ａ）は真正面
図、（ｂ）は下面図、（Ｃ）は側面図の順で描いである
。ここで、コア端部分２はギャップ面と磁界センサ３が
同一直線上で被測定電流に対して平行になるように構成
されている。そして、被測定電流はスパイラルコア１中
のどこを貫通していてもよく、ギャップ中の磁界強度は
ギャップ長ｄにより調整される。次にスパイラルコアｌ
の原理を第２図を参照しながら説明する。写像Ｗ＝２６
を考えた場合、第１図のスパイラルコアの各ターンは、
順に平面Ｄ ＋ 、 Ｄ ２．・・・、Ｄ６のリーマン
面上にあり、磁路が各ターンの各り−マン面の分枝で解
析接続された状態で、第２図はｚ平面上のスパイラルコ
アをＷ平ｉ上のＣ型コアに写像した状態の図である。第
２図かられかるように、Ｚ平面上の各リーマン面Ｄ ＋
＋ Ｄ ２＋・・・、Ｄ５はＷ平面上のＣ型コア上の
・・・ に対応しており、一方各す−マン面に電流
Ｉが対応しているのでＷ平面上ではＣ型コア内に５個の
電流５工が流れている。
したがって、アンペールの法則より、コアギャッ７’ｄ
が一定ならば、５ターンのスパイラルコアは従来型より
も５倍強い磁界が得られる。また、同様にｎターンのス
パイラルコアを使用した場合、磁界強度がｎ倍になる。
が一定ならば、５ターンのスパイラルコアは従来型より
も５倍強い磁界が得られる。また、同様にｎターンのス
パイラルコアを使用した場合、磁界強度がｎ倍になる。
最後に、コア端部分２の磁束の様子を第３図を参照しな
がら説明する。第３図から分かるように、コア端部分は
外部磁界Ｈに対して平行部分と垂直部分に分けられ、磁
路５はＨに対して平行から垂直になりコアギャップ面を
貫く。いま、コア端部２の外部磁界Ｈに平行部分の断面
積をＳ＋ｓ 垂直部分のそれを８２とおくと、磁路に
垂直な磁束成分φ１は外部磁界Ｈによりコア端部２の平
行部分と垂直部分で変化するが、磁路に平行な磁束成分
φ、はコア端部２の平行部分と垂直部分で保存されるの
で、コア端部２の平行部分の磁束密度Ｂ＋と垂直部分の
それＢ２は各断面積に外部磁界に対する垂直部分の断面
積を平行部分のそれよりも小さくすることによりギャッ
プ中磁界を強めることができる。上記のようにしてコア
ギャップ中磁界強度を強めることにより、磁界センサの
精度の負担を軽減するとともに、電流センサのＳＮ比を
良好かつ感度バラツキを最小限にすることができ、三相
配電零相電流の誤検出がなくなる。
がら説明する。第３図から分かるように、コア端部分は
外部磁界Ｈに対して平行部分と垂直部分に分けられ、磁
路５はＨに対して平行から垂直になりコアギャップ面を
貫く。いま、コア端部２の外部磁界Ｈに平行部分の断面
積をＳ＋ｓ 垂直部分のそれを８２とおくと、磁路に
垂直な磁束成分φ１は外部磁界Ｈによりコア端部２の平
行部分と垂直部分で変化するが、磁路に平行な磁束成分
φ、はコア端部２の平行部分と垂直部分で保存されるの
で、コア端部２の平行部分の磁束密度Ｂ＋と垂直部分の
それＢ２は各断面積に外部磁界に対する垂直部分の断面
積を平行部分のそれよりも小さくすることによりギャッ
プ中磁界を強めることができる。上記のようにしてコア
ギャップ中磁界強度を強めることにより、磁界センサの
精度の負担を軽減するとともに、電流センサのＳＮ比を
良好かつ感度バラツキを最小限にすることができ、三相
配電零相電流の誤検出がなくなる。
発明の効果
以上のように本発明においては、コアギャップ中の磁界
強度を強めるこことができ、電流センサのＳＮ比を良好
にかつ感度バラツキを最小限にすることができ、三相配
電零相電流の誤検出がなくなり、事故等の誤判断がな（
なるという効果を有する。
強度を強めるこことができ、電流センサのＳＮ比を良好
にかつ感度バラツキを最小限にすることができ、三相配
電零相電流の誤検出がなくなり、事故等の誤判断がな（
なるという効果を有する。
第１図は本発明の一実施例の電流センサの概要図、第２
図は同実施例における電流センサ補助コアの等価磁気回
路図、第３図は同実施例における電流センサ補助コアの
端部の磁束の模式図、第４図は従来例の電流センサの概
要図である。 １・・スパイラルコア、２・・コア端部分、３・・磁気
センサ、４・・Ｃ型コア、５・・磁路、６・・非環状電
流。
図は同実施例における電流センサ補助コアの等価磁気回
路図、第３図は同実施例における電流センサ補助コアの
端部の磁束の模式図、第４図は従来例の電流センサの概
要図である。 １・・スパイラルコア、２・・コア端部分、３・・磁気
センサ、４・・Ｃ型コア、５・・磁路、６・・非環状電
流。
Claims (5)
- （１）被測定電流が流れる導体の周囲にらせん状に補助
コアを構成することを特徴とする電流センサ。 - （２）被測定電流導体の周囲にらせん状補助コアの巻数
によりコアギャップ中の磁界強度を調節し、感度を高め
ることを特徴とする請求項１記載の電流センサ。 - （３）被測定電流周囲のらせん状補助コアのギャップ両
端面が被測定電流方向に対し、垂直方向に向かい合うよ
うに構成することを特徴とする請求項１記載の電流セン
サ。 - （４）ファラデー効果素子を被測定電流方向に対して垂
直方向に構成することを特徴とする請求項１記載の電流
センサ。 - （５）外部磁場中において、磁化された補助コアの一部
分を外部磁場に垂直に構成し、その部分において磁化方
向の反磁界の影響をなくすことを特徴とする請求項１記
載の電流センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018306A JP2574496B2 (ja) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | 電流センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018306A JP2574496B2 (ja) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | 電流センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03221871A true JPH03221871A (ja) | 1991-09-30 |
| JP2574496B2 JP2574496B2 (ja) | 1997-01-22 |
Family
ID=11967931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018306A Expired - Fee Related JP2574496B2 (ja) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | 電流センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2574496B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62150172A (ja) * | 1985-12-25 | 1987-07-04 | Toshiba Corp | 光変流器 |
-
1990
- 1990-01-29 JP JP2018306A patent/JP2574496B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62150172A (ja) * | 1985-12-25 | 1987-07-04 | Toshiba Corp | 光変流器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2574496B2 (ja) | 1997-01-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |