JPH03503930A - 磁界検出方式 - 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】 磁界検出方式 をもって、該外部磁界を検出するための手段に関するものである。これは、固体 式の電気メータのために特に有用なものである。固体式の電気メータは、各手段 の構成上、大きい外部磁界下にあるときには、エラーを含む読み取りを生じるお それがある。

この発明によれば磁界検出装置内の電流搬送導体に関して配置された一対の検出 要素が含まれており、犬咎い外部磁界に起因するいかなる出力成分に関しても、 検出器の出力の和がゼロであるように、回路内でリンクされ、計測されるべき磁 界を生成する磁界検出方式が提供される。

導体内、電流によって生成される磁界の成分をセンサで同一の方向に検出するよ うに、該センサを指向させることができる。そして、それらの出力は加算されて 、単一の導体を通して流れる電流により磁界の存在を指示するようにすることが できる。外部磁界に対し検出器が互いに反対の方向で対面するように、検出器を 指向させたりあるいはまた、該検出器を同一の方向で対面させることができるが 、その一方の出力はインバータに加えることにしてもよい。こうすれば、該検出 器から得られた出力が加算されると、外部磁界に起因する効果が０にされよう。

ある１つの構成においては、２本の導体によって生成される磁界が該検出器に対 して同一の方向で影響するけれども、いかなる外部磁界も該検出器にそれぞれ反 対の方向に影響を与えるように２個の検出器が電流搬送装置の非接地導体および 中性導体に近接して配置される。このような構成は、導体を通る電流の流れを検 出可能とするばかりでなく、一方の導体ラインへ無届けでタップ引出しをすれば 該２本の導体によって生成される正常な磁界を変化させて検出することが出来る 。

固体式のメータは通常２種の手段で最も一般的にいたづらされる。その第１は大 きい外部磁界の印加によることであり、その第２は流入端末および流出端末を通 して不正の電流の注入をすることである。本構成によれば固体式の電気メータに 対する不正使用を検出すること、行なわれている不正使用のタイプを識別するこ と、および、メータが不正使用されている間の実際の電力使用の正確な計算が出 来る。以下の説明から明らかになるように、一対の導体について検出器の種々の 組み合わせが可能である。

この発明は種々のやり方で実施することが可能であり、その好適な実施例につい ては、次の添付図面を参照しながら以下に説明する。

第１図は、大きい外部磁界内で電流搬送導体に対して配置された一対の固体式の 検出器を含む本発明の磁界検出方式の一実施例を示す。

第２図は、第１図の２個の固体式の検出器の出力を組み合わせている回路を示し ている。

第３図には、第１図および第２図の全体的な作用のグラフ、 第４図は、第１図に示された方式の変形を示した図、′ｓ５図は、第２図と組み 合わせて用いられた第４図の全体的な方式の作用をグラフ的に示している。

第６図は、一対の電流搬送導体と関連して用いられた第１図の方式とは別の変型 例を示した図、 第７図は、固体式の電気メータ内の非接地側導体および中性導体に対して配置さ れた３個のセンサが用いられた、本発明の方式を示す図、 第８図には、固体式の電気メータ内の非接地側導体および中性導体に対して配置 された一対の固体式のセンサが用いられた、この発明の更に別の方式を示した図 である。

第１図を参照すると、ホール効果デバイスまたは磁気抵抗センサのような固体式 のセンサ１が、電流搬送導体２に近接して配置されている。磁界３は導体２内を 流れる電流によって発生される。導体２の端部から流れる電流のために、その出 力がここでの検討では正になるように、センサ１が指向されている。第２のセン サ４は、１からある距離をおいて同一の垂直面内に配置されており、導体２から 流れる電流のために、その出力が負になるようにされている。Ｌと王との比率が １０：１であるときには、磁束密度が導体２の表面からの距離とは逆に変化する ので、センサ１の出力の大きさはセンサ４の出力の１０倍の大きさになる。

４００アンペア・ターンで励起される直径１メートルのコイルの中心部で生成さ れるような、大きい外部磁界５の場合を考えると、その力線が示されているが、 １における効果としては負の出力が生成され、４では正の出力が生成されること になる。これらの出力の大きさは事実上等しいものである。

第２図を参照すると、１および４が加算されたときには、抵抗６および７の値は 等しく、増幅器９の出力は次の式で与えられることになる。

但し、■（１）は導体に基づく磁束に外部磁界を加えた値に比例しており、Ｖ（ ４）は外部磁界の磁束に比例した値である。

よって、■（９）は導体による磁束だけを表すことになる。

第３図を参照すると、上記の説明がグラフ的に示されている。曲線１０は、２に おける真の電流によって２の表面に誘導された、＋　１−１．５ｍＴなるピーク 値を有している磁束を表わしている。曲線１１は、２における電流によって誘導 された磁界とは反対の位相の、＋　１−１．５ｉ＋Ｔなる大きい外部磁界の存在 を表わしている。

従って、１２は、２における電流による磁界に大きい外部磁界に加算した、１か らの出力を示している。曲線１３は、外部から印加された磁界に応じた４の出力 を示している。曲線１４は、増幅器９の出力において修正された信号であって、 ２における電流に基よる当初の真の磁束を表している。

第４図に示されている配列においては、第２のセンサ４は、導体２からのセンサ １の距離と等しい距離に置かれているが、該センサ１とは正反対に配置されてお り、センサ１と同一の方向で磁界３を検出するけれども、磁界５は反対の方向で 検出するように指向されている。外部磁束５がセンサ１および４に対して等しく かつ反対の効果を有することから、その外部的な効果がバランスして、導出され た出力としては別々の１個のセンサの出力の実効的に２倍になる。

センサ１および４からの出力は第２図における回路で加算されるが、抵抗６およ び７の値は等しくされており、センサ１および４の性能がバランスするようにセ ットされている。

増幅器９の出力は導体に基づく磁束を表すだけである。このことは、説明はグラ フに示した第５図から分ろう０曲線ｔｏ、ｉｔおよび１２は、２における電流に 基づく磁界と大きい外部磁界５とを加算した４の出力を示す曲線１５に先立つも のである。曲線１６は、増幅器９の出力における修正された信号であって、２に おける電流に基づく当初の真の磁束（ただし、振幅は２倍の）を表している信号 を示している。

第６図は、それぞれに、電流搬送システムの非接地導体および中性導体２および １７に対して配置されている２つの検出器１及び４を示している。双方の場合に おいて、電流によって発生される磁界３および１８が、該２個のセンサをして論 述正になるように、センサ１および４の配向がなされている。双方のセンサは同 一の垂直面内にあるけれども、それらが互いに逆向きであることから、センサ１ は大きい外部磁界５の検出に基づく負の出力成分を生成し、これに対して、セン サ４は対応する正の出力成分を生成する。これらの出力成分の大きさは事実上等 しいものである。この結果として、２個の検出器１および４の出力が加算される と、（第２図の回路におけるように）、対応して加算された出力は２個の導体２ および１７に起因する磁界に基づく組み合わせの磁束を表すだけであって、磁界 ５の効果は無効にされる。

第６図に示されている配列によれば、２個の導体２および２０を組み込んだ方式 を通して流れる電流の検出が出来るだけではなく、磁界の正常なレベルを変更し て、検出器回路から異常な加算された出力を生成させるので、導体線路の１本に 対する無許可のタッピングの検出が可能となる。

第７図を参照すると、２個の検出器１および４が非接地導体２および中性導体１ ７に近接して配置されており、また、第３の検出器１９が、いずれかからもある 程度の距離をおいて、例えば、２つの導体のちょうど中間に配置されている。

導体ｌおよび１７に近接している２個の検出器１および４は、正常のときには、 その大きさが等しい出力を生成させる。第３の検出器１９は、正常のときには、 出力を生成させることはない。非接地導体または中性導体に不正の電流が与えら れると、検出器１および４の出力は異なフてくる。大きい外部磁界５が印加され ると、検出器１および１７の出力は同様にして影響を受け、また、検出器１９の 出力は反対の方向に影響を受けて、企てられた違反行為のあることが示されるけ れども、検出器１９の出力は、適当な増幅器を介して、検出器１および１７のエ ラーのある出力を自動的に修正するために用いることができる。従って、上述の ２個のメカニズムを用いることにより、違反行為の性質およびその程度が決定さ れて、これを修正するための手段を講することができる。

第８図を参照すると、２対の検出器１．４およびＩＡ。

４Ａにより、メータ内の非接地導体２および中性の導体１７の周囲の磁界がモニ タされている。８対は、外部磁界５に対し同じ様に応対するが８対の各部材は反 対の態様で影響を受けるようにされ８対の加算出力は外部磁界に影響されること はない、導体９局部磁界に関しては、８対の各部材は付属物に過ぎない。

大ぎい外部磁界５が印加されると、検出器１およびＩＡは、４および４Ａと同様 な信号を発生させる。従って、１およびＩＡの出力間の差は、４および４Ａの間 の差のようにゼロにされ、これに対して、１および４の和は、ＩＡおよび４Ａの 和のようにゼロにされる。従って、１とＩＡとの間で、または、４と４Ａとの間 で大幹さに差が生じたとしても、前述された基準が当て嵌まるとすれば、これは 外部磁界の印加に対するユニークな指示であり、しかもこの外部磁界は自動的に 修正されることになる。

不正の電流の印加がなされると、検出器１および４の出力の大きさは、検出器Ｉ Ａおよび４Ａの出力の大きさからは異なってくる。これは、不正の電流が印加さ れていることをユニークに指示するものである。

第７図および第８図に示されている概略図のいずれについても、不正の電流の場 合には、通電している方の電流および中立の方の電流において検出される差を生 ずる。行なわれた不正によフて消費者に対して２倍も料金を増加するような、実 電流よりも大きさが小さい小電流の場合、および、実電流よりも大きい大電流の 場合の、不正に対する修正をすることは適当な回路によって可能である。検出さ れた通電している方の電流および中立の方の電流を加算することにより、組み合 わせれた信号を生成させることでこれがなされ、また、通電している方の電流お よび中立の方の電流の間の差をとることによってもなされる。和の大きさが差の 大きさに対して加算されるときには、その全体的な効果として、不正の状態にお ける最大の電流を２倍まで増大させることがある。例えば、メータにおける電流 ３Ａが通電および中立において検出されたとすると、その和は３Ａ＋３Ａ−６Ａ であり、また、その差は０である。従つて、和十差−６Ａであり、これは正しい ことになる。通電している方の電流が不正によって２Ａまで減少したときには、 その和は５Ａであり、また、その差はＩＡである。従って、和に差を加えたもの は６Ａであり、これは正しいことになる。負の不正の電流の場合、通電している 方の電流が例えば−２０＾であり、中立の方の電流が３Ａに留まったとすると、 その和は１７＾であり、その差は２３Ａであって、全体としては４０Ａになる。

センサ１および４は導体から放射状に有利に配置されるのが有利である。更に、 該センサがチップに集積されるべきときには、該チップは適当なカット・アウト をもって形成されて、指定された導体を要求の位置に正確に受は入れるように形 成されることができる。他の可能な変更は、磁界５に対して同一の方向で対面す るように２個のセンサを備え、しかも該センサからの（増幅された）出力の一方 に対してインバータを回路内で組み込んで、該２個の出力が後で組み合わされた ときに、磁界５からの磁束の計測について、所望の無効化を達成させるようにす ることである。

この発明は特に以下の請求の範囲によって規定されるものであるが、先の説明で 述べた特徴のすべての発明的な組み合わせを含むと理解されるべきである。

ＦＴＣＵＲＥ　　１ ＦＩＧＵＲＥ　　７ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．磁界検出装置であって、該装置内の電流搬送導体に関して配置された一対の 検出要素が含まれており、該装置は回路内で計測されリングされるべき磁界を生 成するものであって、該装置に対する大きい外部磁界による何らかの出力成分に 対して、検出器の出力の和がゼロであるようにされることを特徴とする磁界検出 装置。
2. ２．一方の検出器が導体に近接し、他方の導体が該第１の検出器からある距離を おいて配置されるように、２個の検出器が配置されており、該他方の検出器が同 一の垂直面内にあって逆向きであるか、または、該他方の検出器が同一の方向で 対面しており、該検出器の一方は分離したインバータに接続されていることを特 徴とする請求項１に記載の検出装置。
3. ３．２個の検出器が、導体に対して直径対向位置に置かれ、しかも相互に逆向き に置かれるようにされており、または、検出器の一方が分離したインバータに接 続されている場合は同一の方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記 載の検出装置。
4. ４．第２の電流搬送導体が同じアレイ内に更に他の対の検出要素を備えており、 該検出要素の対が、２個の導体における計測された磁界を比較可能であるように リンクされていることを特徴とする請求項３に記載の検出装置。
5. ５．第２の電流搬送導体が設けられ、検出器それぞれが２本の導体の一方または 他方に近接して配置されていて、該２個の検出器が同一の垂直面内にあり、相互 に逆向きにあるか、または、接続体の一方が分離したインバータに接続されてい る場合は同一の方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の検出装 置。
6. ６．装置内の第２の電流搬送導体に対して更に別の検出要素が配置されており、 ３個の検出要素が回路内で一緒にリンクされていて、それらの出力の比較が可能 にされていることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
7. ７．検出器がホール効果デバイスまたは磁気抵抗センサであることを特徴とする 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の検出装置。
8. ８．検出器からの出力が比較されて、大きい外部磁界に基づく磁気効果の打消し が可能にされ、および／または、導体からの正常な出力の変更が記録され得るこ とを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つの項の装置を用いることを特徴 とする磁界検出方法。