JPH05203679A - 電流センサー - Google Patents
電流センサーInfo
- Publication number
- JPH05203679A JPH05203679A JP3127970A JP12797091A JPH05203679A JP H05203679 A JPH05203679 A JP H05203679A JP 3127970 A JP3127970 A JP 3127970A JP 12797091 A JP12797091 A JP 12797091A JP H05203679 A JPH05203679 A JP H05203679A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic core
- alloy
- current
- crystal grains
- current sensor
- 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.)
- Pending
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電流センサーの商用周波数における検出電流
の範囲を拡大る。 【構成】 特定の合金組成物を有し、この組成の少くと
も５０％が微細な結晶粒からなり、前記結晶粒の最大寸
法で測定した粒径の平均が１０００Å以下の平均粒径を
有する合金を磁心とし、これに１次および２次の巻線を
施し、この２次巻線に発光ダイオードを配置した検知回
路を備えたことを特徴とする１次巻線に流れる電流を検
知する電流センサー。
の範囲を拡大る。 【構成】 特定の合金組成物を有し、この組成の少くと
も５０％が微細な結晶粒からなり、前記結晶粒の最大寸
法で測定した粒径の平均が１０００Å以下の平均粒径を
有する合金を磁心とし、これに１次および２次の巻線を
施し、この２次巻線に発光ダイオードを配置した検知回
路を備えたことを特徴とする１次巻線に流れる電流を検
知する電流センサー。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２次側巻線に発光ダイ
オード（ＬＥＤ）を付加したトランスにより１次側巻線
の電流を検知する電流センサーに関するもので、このセ
ンサーにより、負荷に電流が流れているかどうかを、離
れた場所からもＬＥＤの点灯により検知することができ
る。
オード（ＬＥＤ）を付加したトランスにより１次側巻線
の電流を検知する電流センサーに関するもので、このセ
ンサーにより、負荷に電流が流れているかどうかを、離
れた場所からもＬＥＤの点灯により検知することができ
る。
【０００２】
【従来の技術】本発明の電流センサーに関する技術は電
気学会研究会資料マグネティクス研究会ＭＡＧ−９０−
１２２（１９９０）に開示されている。この原理を概略
すると以下のようになる。
気学会研究会資料マグネティクス研究会ＭＡＧ−９０−
１２２（１９９０）に開示されている。この原理を概略
すると以下のようになる。
【０００３】（ａ）スイッチ３がＯＮされると負荷２に
交流電流Ｉが流れ、磁心４が励磁されて、ＬＥＤ５の両
端に電圧Ｖが発生する。
交流電流Ｉが流れ、磁心４が励磁されて、ＬＥＤ５の両
端に電圧Ｖが発生する。
【０００４】（ｂ）電圧ＶがＬＥＤのしきい値電圧Ｖｓ
を越えると２次コイルに電流が流れ、ＬＥＤが点灯す
る。
を越えると２次コイルに電流が流れ、ＬＥＤが点灯す
る。
【０００５】（ｃ）磁心の磁束密度Ｂは、Ｂ＝∫（ｖ／
Ｎ2 ｓ）ｄｔとなるから、Ｂが飽和値Ｂｓに達すると、
Ｖは急激に減少し、２次側に電流は流れなくなる。
Ｎ2 ｓ）ｄｔとなるから、Ｂが飽和値Ｂｓに達すると、
Ｖは急激に減少し、２次側に電流は流れなくなる。
【０００６】（ｄ）以上の磁心の飽和特性を利用するこ
とにより負荷電流Ｉが変化しても、ＬＥＤの明るさはあ
まり変化しない電流センサーができる。
とにより負荷電流Ｉが変化しても、ＬＥＤの明るさはあ
まり変化しない電流センサーができる。
【０００７】なお、交流電流Ｉが１周期流れるときに、
ＬＥＤの点灯する時間Ｔonは、磁心の断面積Ｓ、飽和磁
束密度Ｂｓ、２次コイルの巻数Ｎ2 が大きいほど長くな
る。
ＬＥＤの点灯する時間Ｔonは、磁心の断面積Ｓ、飽和磁
束密度Ｂｓ、２次コイルの巻数Ｎ2 が大きいほど長くな
る。
【０００８】（ｅ）ＬＥＤを点灯させるための負荷電流
Ｉの下限値Ｉmin は、２次電圧ＶがＶS に達するときの
磁電流となるから、Ｉmin は１次巻線の巻数Ｎ1 と磁心
の透磁率μの影響が強く、これらの値を大きくすれば、
Ｉmin は小さくすることができる。
Ｉの下限値Ｉmin は、２次電圧ＶがＶS に達するときの
磁電流となるから、Ｉmin は１次巻線の巻数Ｎ1 と磁心
の透磁率μの影響が強く、これらの値を大きくすれば、
Ｉmin は小さくすることができる。
【０００９】同文献によると、従来商品化されているフ
ェライト磁心に代って鉄系アモルファス薄帯を磁心とす
ることにより、磁心断面積、１次巻数、２次巻数を小さ
くしても同等のセンサー特性が得られたことが記されて
いる。これは、フェライトに比べて、鉄系アルモファス
の方が飽和磁束密度、透磁率が大きいためである。
ェライト磁心に代って鉄系アモルファス薄帯を磁心とす
ることにより、磁心断面積、１次巻数、２次巻数を小さ
くしても同等のセンサー特性が得られたことが記されて
いる。これは、フェライトに比べて、鉄系アルモファス
の方が飽和磁束密度、透磁率が大きいためである。
【００１０】前記文献では、０．１〜４Ａの負荷電流が
検知可能であるが、この範囲を拡げることのニーズは高
い。前記の如く、検知電流の下限値を小さくするために
は、１次巻数Ｎ1 を増せば良い。しかし、磁心形状を一
定にして、１次巻数Ｎ1 を増すと、導線を細くする必要
がある。一方、検知電流の最大値は、１次巻線に流せる
最大電流によって決まるから、導線を細くすると、検知
電流の上限値が減少してしまう。
検知可能であるが、この範囲を拡げることのニーズは高
い。前記の如く、検知電流の下限値を小さくするために
は、１次巻数Ｎ1 を増せば良い。しかし、磁心形状を一
定にして、１次巻数Ｎ1 を増すと、導線を細くする必要
がある。一方、検知電流の最大値は、１次巻線に流せる
最大電流によって決まるから、導線を細くすると、検知
電流の上限値が減少してしまう。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明が
解決しようとする課題は、検知電流の上限値を減少させ
ることなくして、検知可能な負荷電流範囲を拡大した電
流センサーを提供することにある。
解決しようとする課題は、検知電流の上限値を減少させ
ることなくして、検知可能な負荷電流範囲を拡大した電
流センサーを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係る、１次巻線
に流れる電流を検知する電流センサーは、一般式：（Ｆ
ｅ1-a Ｍａ）100-x-y-αＣｕx Ｓｉy Ｂz Ｍ’α（ただ
し、ＭはＣｏもしくはＮｉ、Ｍ’はＮｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｍ
ｏ，Ｚｒ，ＨｆおよびＴｉからなる群から選ばれた少く
とも１種の元素であり、ａ，ｘ，ｙ，ｚ，αはそれぞ
れ、０≦ａ≦０．３、０. １≦ｘ≦１０、０≦ｙ≦１
７、４≦Ｚ≦１７、１０≦ｙ＋Ｚ≦２８、０．１≦α≦
２０）により表わされる組成を有し、この組成の少くと
も５０％が微細な結晶粒からなり、前記結晶粒の最大寸
法で測定した粒径の平均が１０００Å以下の平均粒径を
有する合金を磁心とし、これに１次および２次の巻線を
施し、この２次巻線に発光ダイオードを配置した検知回
路を備えたことを特徴とする。
に流れる電流を検知する電流センサーは、一般式：（Ｆ
ｅ1-a Ｍａ）100-x-y-αＣｕx Ｓｉy Ｂz Ｍ’α（ただ
し、ＭはＣｏもしくはＮｉ、Ｍ’はＮｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｍ
ｏ，Ｚｒ，ＨｆおよびＴｉからなる群から選ばれた少く
とも１種の元素であり、ａ，ｘ，ｙ，ｚ，αはそれぞ
れ、０≦ａ≦０．３、０. １≦ｘ≦１０、０≦ｙ≦１
７、４≦Ｚ≦１７、１０≦ｙ＋Ｚ≦２８、０．１≦α≦
２０）により表わされる組成を有し、この組成の少くと
も５０％が微細な結晶粒からなり、前記結晶粒の最大寸
法で測定した粒径の平均が１０００Å以下の平均粒径を
有する合金を磁心とし、これに１次および２次の巻線を
施し、この２次巻線に発光ダイオードを配置した検知回
路を備えたことを特徴とする。
【００１３】以下、本発明を図面を参照しながら詳説す
る。 一般式：（Ｆｅ1-a Ｍａ）100-x-y-αＣｕx Ｓｉy Ｂz
Ｍ’α（ただし、ＭはＣｏまたはＮｉ，Ｍ’はＮｂ、
Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｚｒ、ＨｆおよびＴｉからなる群から
選ばれた少なくとも１種の元素であり、ａ，ｘ，ｙ，
ｚ，αはそれぞれ、０≦ａ≦０．３、０−１≦ｘ≦１
０、０≦ｙ≦１７、４≦Ｚ≦１７、１０≦ｙ＋Ｚ≦２
８、０. １≦α≦２０）により表わされる組成を有し、
この組成の少くとも５０％が微細な結晶粒からなる金属
合金を磁心４とする。
る。 一般式：（Ｆｅ1-a Ｍａ）100-x-y-αＣｕx Ｓｉy Ｂz
Ｍ’α（ただし、ＭはＣｏまたはＮｉ，Ｍ’はＮｂ、
Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｚｒ、ＨｆおよびＴｉからなる群から
選ばれた少なくとも１種の元素であり、ａ，ｘ，ｙ，
ｚ，αはそれぞれ、０≦ａ≦０．３、０−１≦ｘ≦１
０、０≦ｙ≦１７、４≦Ｚ≦１７、１０≦ｙ＋Ｚ≦２
８、０. １≦α≦２０）により表わされる組成を有し、
この組成の少くとも５０％が微細な結晶粒からなる金属
合金を磁心４とする。
【００１４】上記の磁性合金は、特開昭６４−３１９２
２および特開昭６４−６８４４６に開示され高周波用磁
心材として知られている。本発明の電流センサーは、商
用周波数の５０〜６０Ｈｚの範囲で使用される。
２および特開昭６４−６８４４６に開示され高周波用磁
心材として知られている。本発明の電流センサーは、商
用周波数の５０〜６０Ｈｚの範囲で使用される。
【００１５】なお、前記合金の結晶粒の残部が非晶質で
あるとさらに効果的である。そしてこの磁性合金は上記
記載の一般式で表される合金の溶湯を急冷して非晶質合
金とする工程と、巻線を施して通電したときに励磁され
る方向に磁場を印加しながら熱処理する微細な結晶粒を
析出させる工程を経て製造される。非晶質合金とする工
程では、非晶質合金は薄帯の形状に賦形されることを含
む。そして微細な結晶粒を析出させる工程では、これを
巻回して環状形状とした後に巻線を施して通電したとき
に励磁される方向に磁場を印加しながら熱処理すること
を含む。この電流センサーの磁心４は、環状磁心の周方
向に磁場を印加したものが、特性良好となる。
あるとさらに効果的である。そしてこの磁性合金は上記
記載の一般式で表される合金の溶湯を急冷して非晶質合
金とする工程と、巻線を施して通電したときに励磁され
る方向に磁場を印加しながら熱処理する微細な結晶粒を
析出させる工程を経て製造される。非晶質合金とする工
程では、非晶質合金は薄帯の形状に賦形されることを含
む。そして微細な結晶粒を析出させる工程では、これを
巻回して環状形状とした後に巻線を施して通電したとき
に励磁される方向に磁場を印加しながら熱処理すること
を含む。この電流センサーの磁心４は、環状磁心の周方
向に磁場を印加したものが、特性良好となる。
【００１６】この磁心４には、巻線数Ｎ1 の１次巻線６
と巻線数Ｎ2 の２次巻線７を形成し、１次巻線６は商用
周波数５０〜６０Ｈｚの電源１と抵抗２とスイッチ３と
で電流Ｉが流れる直列回路８を構成する。そして２次巻
線７はＬＥＤ５を含む検出回路９を構成し、１次巻線６
に流れる電流をこの検出回路９によって検出する。
と巻線数Ｎ2 の２次巻線７を形成し、１次巻線６は商用
周波数５０〜６０Ｈｚの電源１と抵抗２とスイッチ３と
で電流Ｉが流れる直列回路８を構成する。そして２次巻
線７はＬＥＤ５を含む検出回路９を構成し、１次巻線６
に流れる電流をこの検出回路９によって検出する。
【００１７】
【作 用】前述したように、１次巻数Ｎ1 を一定の条件
で、検知電流の下限値を小さくするためには、磁心の透
磁率を大きくすれば良い。このとき、ＬＥＤ５の照度を
保持するためには、飽和磁束密度Ｂｓを一定にしておく
必要がある。
で、検知電流の下限値を小さくするためには、磁心の透
磁率を大きくすれば良い。このとき、ＬＥＤ５の照度を
保持するためには、飽和磁束密度Ｂｓを一定にしておく
必要がある。
【００１８】また、この電流センサーに用いた磁心材
は、商用周波数において高透磁率でかつ高飽和磁束密度
の材料であるので、検知電流の下限値を小さくすること
ができる。
は、商用周波数において高透磁率でかつ高飽和磁束密度
の材料であるので、検知電流の下限値を小さくすること
ができる。
【００１９】
【実施例】図１に示す如く、鉄系アモルファスと前記特
定の磁心材を用いた２種の磁心に各々巻線を施し、２次
巻線７側にＬＥＤ５を接続し、電流センサーとしての特
性を比較した。この２種の磁心４に巻数を変えて、３種
のセンサー（Ａ〜Ｃ）を試作した。表１にＡ〜Ｃの相異
点と、以下に磁心形状等の条件を示す。
定の磁心材を用いた２種の磁心に各々巻線を施し、２次
巻線７側にＬＥＤ５を接続し、電流センサーとしての特
性を比較した。この２種の磁心４に巻数を変えて、３種
のセンサー（Ａ〜Ｃ）を試作した。表１にＡ〜Ｃの相異
点と、以下に磁心形状等の条件を示す。
【００２０】（ａ）磁心材 ・鉄系アモルファスの磁心 アライド社製品番２６０５Ｓ２（組成；Ｆｅ78Ｂ13Ｓｉ
9 ）を周方向に磁場を印加して熱処理した磁心材。
9 ）を周方向に磁場を印加して熱処理した磁心材。
【００２１】・前記一般式で表される磁心 日立金属（株）製の品番ＦＴ−１Ｈ（組成；Ｆｅ73.5Ｃ
ｕ1 Ｎｂ3 Ｓｉ13.5Ｂ9 ）を急冷法により非晶質薄帯を
作製し、周方向に磁場を印加して熱処理し、結晶化した
磁心材。
ｕ1 Ｎｂ3 Ｓｉ13.5Ｂ9 ）を急冷法により非晶質薄帯を
作製し、周方向に磁場を印加して熱処理し、結晶化した
磁心材。
【００２２】両者の磁心材の６０Ｈｚでの磁化曲線を、
図２および図４に示す。 （ｂ）磁心形状 Ａ〜Ｃいずれも、内径８ｍのボビンに幅３ mm の薄帯を
外径１４ mm になるまで巻回した。重量から推定する
と、磁心材の占積率は、いずれも約８５％である。
図２および図４に示す。 （ｂ）磁心形状 Ａ〜Ｃいずれも、内径８ｍのボビンに幅３ mm の薄帯を
外径１４ mm になるまで巻回した。重量から推定する
と、磁心材の占積率は、いずれも約８５％である。
【００２３】（ｃ）ＬＥＤ ＧａＰ系の赤色発光ダイオードを使用した。ダイオード
のしきい値電圧は約２．１Ｖである。
のしきい値電圧は約２．１Ｖである。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【比較例】図１に示す回路で、負荷抵抗を１００Ωと
し、電源は６０Ｈｚ正弦波電流で、負荷電流Ｉを、変化
させながら、ＬＥＤ５の照度を測定した。
し、電源は６０Ｈｚ正弦波電流で、負荷電流Ｉを、変化
させながら、ＬＥＤ５の照度を測定した。
【００２６】照度の測定は、暗籍中に５０ mm の間隔で
ＬＥＤとフォトダイオード（シャープ（株）製品番ＢＳ
５００Ｂ）を配置し、フォトダイオードの出力電圧Ｅ
（１０ｋΩ抵抗の端子間電圧）をＯＰアンプで増幅し、
マルチメータで読みとった。したがって、照度の絶対値
（単位：Ｃｄ）は、明確ではないが、出力電圧Ｅの数値
によって、相対比較をした。なお、電灯をつけた室内で
の目視実験によると、電圧１００ｍＶ以上で、ＬＥＤ５
の点灯が確認可能であった。
ＬＥＤとフォトダイオード（シャープ（株）製品番ＢＳ
５００Ｂ）を配置し、フォトダイオードの出力電圧Ｅ
（１０ｋΩ抵抗の端子間電圧）をＯＰアンプで増幅し、
マルチメータで読みとった。したがって、照度の絶対値
（単位：Ｃｄ）は、明確ではないが、出力電圧Ｅの数値
によって、相対比較をした。なお、電灯をつけた室内で
の目視実験によると、電圧１００ｍＶ以上で、ＬＥＤ５
の点灯が確認可能であった。
【００２７】負荷電流Ｉと、ＬＥＤ５の照度相当の出力
電圧Ｅをプロットしたものを図２に示した。この図でわ
かるように、ＬＥＤの点灯が目視可能となるＥ＞１００
ｍＶとなる負荷電流は、Ａ〜Ｃでそれぞれ０．０４Ａ、
０．０５Ａ、０．０６Ａであるから、本発明の方が、１
次巻数Ｎ1 が減少しても、検知可能な電流範囲が拡くな
っていることがわかる。
電圧Ｅをプロットしたものを図２に示した。この図でわ
かるように、ＬＥＤの点灯が目視可能となるＥ＞１００
ｍＶとなる負荷電流は、Ａ〜Ｃでそれぞれ０．０４Ａ、
０．０５Ａ、０．０６Ａであるから、本発明の方が、１
次巻数Ｎ1 が減少しても、検知可能な電流範囲が拡くな
っていることがわかる。
【００２８】
【発明の効果】本発明によると、従来のフェライトや鉄
系アモルファス磁心に比べて、電流検知範囲が広く、特
性の良好な電流センサーが作製可能となった。またさら
に、鉄系アモルファスよりも、本発明の磁心の方が、磁
気ひずみが小さいために、加工時の磁気特性の劣化が小
さい点でも有利である。
系アモルファス磁心に比べて、電流検知範囲が広く、特
性の良好な電流センサーが作製可能となった。またさら
に、鉄系アモルファスよりも、本発明の磁心の方が、磁
気ひずみが小さいために、加工時の磁気特性の劣化が小
さい点でも有利である。
【図１】本発明に関する電流検知センサーの構成図であ
る。
る。
【図２】負荷電流とＬＥＤの照度相当の電圧の関係を示
したグラフである。
したグラフである。
【図３】本発明の磁心の６０Ｈｚにおける磁化曲線であ
る。
る。
【図４】鉄系アモルファスの６０Ｈｚにおける磁化曲線
である。
である。
４ 磁心 ５ ＬＥＤ ６ １次巻線 ７ ２次巻線 ９ 検出回路
Claims (3)
- 【請求項１】 一般式：（Ｆｅ1-a Ｍａ）100-x-y-αＣ
ｕx Ｓｉy Ｂz Ｍ’α（ただし、ＭはＣｏもしくはＮ
ｉ、Ｍ’はＮｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｚｒ，ＨｆおよびＴ
ｉからなる群から選ばれた少くとも１種の元素であり、
ａ，ｘ，ｙ，ｚ，αはそれぞれ、０≦ａ≦０．３、０.
１≦ｘ≦１０、０≦ｙ≦１７、４≦Ｚ≦１７、１０≦ｙ
＋Ｚ≦２８、０．１≦α≦２０）により表わされる組成
を有し、この組成の少くとも５０％が微細な結晶粒から
なり、前記結晶粒の最大寸法で測定した粒径の平均が１
０００Å以下の平均粒径を有する合金を磁心とし、これ
に１次および２次の巻線を施し、この２次巻線に発光ダ
イオードを配置した検知回路を備えたことを特徴とする
１次巻線に流れる電流を検知する電流センサー。 - 【請求項２】 前記合金の結晶粒の残部が非晶質である
ことを特徴とする請求項１記載の電流センサー。 - 【請求項３】 請求項１記載の一般式で表される合金の
溶湯を急冷して非晶質合金とする工程と、巻線を施して
通電したときに励磁される方向に磁場を印加しながら熱
処理する微細な結晶粒を析出させる工程を含む製法によ
り得られた磁心合金を用いた請求項１記載の電流センサ
ー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3127970A JPH05203679A (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 電流センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3127970A JPH05203679A (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 電流センサー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05203679A true JPH05203679A (ja) | 1993-08-10 |
Family
ID=14973195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3127970A Pending JPH05203679A (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 電流センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05203679A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007125690A1 (ja) | 2006-04-28 | 2007-11-08 | Hitachi Metals, Ltd. | カレントトランス用磁心、カレントトランスならびに電力量計 |
| US7473325B2 (en) | 2004-12-17 | 2009-01-06 | Hitachi Metals, Ltd. | Current transformer core, current transformer and power meter |
| JP2017125723A (ja) * | 2016-01-13 | 2017-07-20 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 着磁防止装置及びこれを用いた電流検出装置 |
| EP3644328A1 (en) | 2018-10-26 | 2020-04-29 | Sumida Corporation | Coil wire, current sensor component, and current sensor |
-
1991
- 1991-05-30 JP JP3127970A patent/JPH05203679A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7473325B2 (en) | 2004-12-17 | 2009-01-06 | Hitachi Metals, Ltd. | Current transformer core, current transformer and power meter |
| WO2007125690A1 (ja) | 2006-04-28 | 2007-11-08 | Hitachi Metals, Ltd. | カレントトランス用磁心、カレントトランスならびに電力量計 |
| US7837807B2 (en) | 2006-04-28 | 2010-11-23 | Hitachi Metals, Ltd. | Magnetic core for current transformer, current transformer, and watt-hour meter |
| JP2017125723A (ja) * | 2016-01-13 | 2017-07-20 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 着磁防止装置及びこれを用いた電流検出装置 |
| EP3644328A1 (en) | 2018-10-26 | 2020-04-29 | Sumida Corporation | Coil wire, current sensor component, and current sensor |
| US11506690B2 (en) | 2018-10-26 | 2022-11-22 | Sumida Corporation | Coil wire, current sensor component, and current sensor |
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