JPH0618568A - 電流センサ - Google Patents

電流センサ

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JPH0618568A
JPH0618568A JP4175545A JP17554592A JPH0618568A JP H0618568 A JPH0618568 A JP H0618568A JP 4175545 A JP4175545 A JP 4175545A JP 17554592 A JP17554592 A JP 17554592A JP H0618568 A JPH0618568 A JP H0618568A
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道雄 酒井
Masafumi Uenushi
雅史 植主
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弘 沼倉
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 導体に流れる電流を、電流値に関係なく高精
度に検出する。 【構成】 磁性体のコア1に巻回した磁束検出コイル2
及び励磁コイル5と、磁束検出コイル2の検出電流に応
じて励磁コイル5に供給する電流を供給する電流供給部
4と、励磁コイル5に電流を供給する回路の途中に介装
させた電流検出抵抗6とを備えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、測定すべき電流を、電
流値に関係なく高精度に検出する電流センサに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】導体に流れる電流を、その電流により発
生する磁束に基づいて検出する従来の電流センサは図1
に示す如く構成されている。測定対象の電流が流れる導
体Aの外周側には、導体Aを囲繞する円環状をした磁性
体のコア1が配設されており、導体Aとコア1とが同心
的に配置されている。コア1にはコア1に発生した磁束
を電圧により検出する磁束検出コイル2が巻回されてお
り、磁束検出コイル2の両端子間には、磁束検出コイル
2の電流を検出する電流検出抵抗6が介装されている。
電流検出抵抗6の各端子は、電流検出端子t1 ,t2
各別に接続されている。
【0003】次にこの電流センサの動作を説明する。導
体Aに電流が流れると、その電流によってコア1に磁束
が発生する。コア1に発生した磁束が磁束検出コイル2
と鎖交して、磁束検出コイル2には導体Aに流れる電流
に応じた電圧が誘起され、それによって電流検出抵抗6
に電流が流れて電流検出抵抗6に電圧降下が生じる。こ
の電流検出抵抗6の端子電圧により導体Aの電流を検出
している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、導体Aを
流れる電流が微小電流であると、コア1を励磁する励磁
電流の影響が大きくなる。そのため磁束検出コイル2に
誘起する電圧が小さくなり、電流検出抵抗6に発生する
電圧が小さくなって電流の検出誤差が大きくなる。した
がって小電流を高精度に検出できないという問題があ
る。本発明は斯かる問題に鑑み、測定すべき電流をその
電流値に関係なく高精度に検出できる電流センサを提供
することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1発明に係る電流セン
サは、導体に流れる電流により発生した磁束を検出する
磁束検出部と、前記磁束を相殺させる励磁部と、磁束検
出部が検出した磁束に関連する電流を発生して励磁部へ
供給する電流供給部と、励磁部に供給する電流を検出す
る電流検出部とを備えて、電流検出部の検出出力によ
り、前記導体に流れる電流を検出する構成にする。第2
発明に係る電流センサは、導体に流れる電流により発生
した磁束を検出する磁束検出部を、ロゴスキーコイルに
より構成する。
【0006】第3発明に係る電流センサは、導体に流れ
る電流により発生した磁束を検出する磁束検出コイルを
巻回しているコアに巻回している励磁コイルと、その1
次巻線に磁束検出コイルの出力に関連する電流が供給さ
れ、2次巻線の電流を前記励磁コイルへ供給するトラン
スと、励磁コイルへ電流を供給する回路に介装されたイ
ンピーダンス素子とを備え、インピーダンス素子に生じ
る電圧により、前記導体に流れる電流を検出する構成に
する。
【0007】第4発明に係る電流センサは、磁束検出コ
イルの巻数と、励磁コイルの巻数とを異ならせた構成に
する。第5発明に係る電流センサは、導体に流れる電流
によりコアに発生した磁束を、磁界センサ又は光電流素
子で検出する構成にする。
【0008】
【作用】第1発明では、導体に流れる電流により発生し
た磁束を磁束検出部が検出すると、検出した磁束に応じ
て電流供給部が電流を発生して励磁部へ供給する。それ
により励磁部は、導体に流れる電流により発生した磁束
を相殺する磁束を発生する。電流検出部は、励磁部に供
給する電流により前記導体に流れる電流を検出する。こ
れにより、導体に流れる電流を、その電流値に関係なく
高精度に検出できる。
【0009】第2発明では、導体に流れる電流により発
生した磁束を、ロゴスキーコイルが検出する。これによ
り、導体を流れるパルス電流を高精度に検出できる。第
3発明では、導体に流れる電流によりコアに発生した磁
束を磁束検出コイルが検出する。磁束検出コイルが検出
した磁束に応じてトランスの1次巻線に電流が流れ、そ
の2次巻線の電流を、コアの磁束を相殺する励磁コイル
に供給し、コアに発生している磁束を相殺する。インピ
ーダンス素子には、励磁コイルに流れる電流が流れてイ
ンピーダンス素子に生じる電圧により、前記導体に流れ
る電流を検出する。これにより、導体に流れる電流を、
その電流値に関係なく高精度に検出できる。
【0010】第4発明では、磁束検出コイルの巻数に対
し、励磁コイルの巻数を多くすると、磁束検出コイルが
検出した磁束を相殺するために励磁コイルに流す電流が
少なくなる。これにより、励磁コイルに電流を供給する
電流供給部の電流容量を少なくできる。
【0011】第5発明では、導体に流れる電流によりコ
アに発生した磁束を、磁界センサ又は光電流素子が検出
する。磁界センサは検出した磁束に応じた電圧を出力す
る。光電流素子は検出した磁束に応じて入射光の偏光面
回転角が変わる。これにより、導体を流れる電流の直流
成分を検出できる。
【0012】
【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面により詳
述する。図2は本発明に係る電流センサの模式的構成図
である。測定対象の電流が流れる導体Aの外周側には導
体Aを囲繞する円環状をした磁性体のコア1が配設され
ており、導体Aとコア1とが同心配置されている。コア
1は、コア1に発生した磁束を電圧として検出する磁束
検出コイル2と、コア1に発生した磁束を相殺すべくコ
ア1を励磁する励磁コイル5とが巻回されている。
【0013】磁束検出コイル2及び励磁コイル5夫々の
巻数は例えば同数に選定されており、磁束検出コイル2
の巻回方向は、励磁コイル5の巻回方向に対して反対方
向となっている。磁束検出コイル2の各端子は電流供給
部3の入力端子3a,3b と接続されている。一方の入力端
子3aは抵抗r1 を介してオペアンプOPA の負入力端子−
と接続されており、その正入力端子+は接地されてい
る。また入力端子3bは接地されている。オペアンプOPA
の負入力端子−は抵抗r2 を介して、その出力端子otと
接続されるとともに、電流増幅トランス4の1次巻線4a
の一端と接続されており、1次巻線4aの他端は接地され
ている。
【0014】電流増幅トランス4の2次巻線4bの一端は
電流供給部3の一方の出力端子3cと接続されており、他
端は接地されている。電流供給部3の他方の出力端子3d
は接地されている。この1次巻線4aと2次巻線4bとの各
巻数は例えば同数に選定されている。出力端子3cは励磁
コイル5の一端と、出力端子3dは電流検出抵抗6を介し
て励磁コイル5の他端と接続されている。電流検出抵抗
6の両端子は電流検出端子t1 ,t2 と各別に接続され
ている。
【0015】次にこのように構成した電流センサの動作
を説明する。導体Aに電流が流れると、その電流により
コア1に磁束が発生し、その磁束が磁束検出コイル2と
鎖交して、磁束検出コイル2に電圧が誘起される。この
電圧により抵抗r1 を介してオペアンプOPA に電流が供
給され、抵抗r1 で電圧に変換された電圧をオペアンプ
OPA が増幅し、位相が 180°変化した電流が電流増幅ト
ランス4の1次巻線4aに流れる。それにより2次巻線4b
に電圧が誘起され、位相が 180°変化した電流が励磁コ
イル5に流れる。磁束検出コイル2の電流位相と励磁コ
イル5の電流位相とが同位相となっているが、励磁コイ
ル5の巻回方向を磁束検出コイル2の巻回方向と反対に
しているので、励磁コイル5の電流によりコア1に発生
している磁束を相殺させる。
【0016】このようにして励磁コイル5に流れる電流
により、電流検出抵抗6に電圧降下が生じて、電流検出
端子t1 ,t2 間には、磁束を相殺させる電流、即ち導
体Aに流れる電流に応じた電圧が得られる。そのため、
この電流検出端子t1 ,t2間の電圧によって、導体A
に流れる電流を検出できる。このように励磁コイル5に
流れる電流は導体Aに流れる電流により発生した磁束を
相殺すべく流れるものであるから、コア1の励磁電流の
影響をうけずに導体Aの電流を高精度に検出できること
になる。
【0017】図3は本発明の他の実施例を示す電流セン
サの模式的構成図である。導体Aの外周側には、導体A
を囲繞するようにロゴスキーコイル7からなる磁束検出
コイル2を配設している。ロゴスキーコイル7の円周方
向の一部分には、ロゴスキーコイル7の外周側に適宜巻
数の励磁コイル5を重ね巻きしている。ロゴスキーコイ
ル7の両端子は、電流供給部3の入力端子3a,3b と各別
に接続されている。それ以外の構成は図2に示された構
成と同様となっており、同一構成部分には同符号を付し
ている。
【0018】この電流センサは、導体Aに流れると、そ
の電流によりロゴスキーコイル7に電圧が誘起し、その
電圧による電流が電流供給部3へ供給される。そして電
流供給部3から、前述したと同様に導体Aに流れた電流
により発生した磁束を相殺する電流が励磁コイル5に供
給される。それにより電流検出端子t1 ,t2 間には、
図2に示す電流センサの場合と同様にして、導体Aの電
流に応じた電圧が発生する。したがって、この電流検出
端子t1 ,t2 間の電圧を測定することにより導体Aの
電流を検出できる。なお、この電流センサは、磁束を検
出するロゴスキーコイルが空心であるため、大電流の検
出に適し、高速のパルス電流を高精度に測定できる。
【0019】図4は巻数が異なる磁束検出コイル2及び
励磁コイル5の他の実施例を示す模式的構成図である。
コア1に磁束検出コイル2及び励磁コイル5が巻回され
ている。励磁コイル5の巻数を、磁束検出コイル2の巻
数より大きい値に選定されている。このように構成する
と、励磁コイル5に小電流を供給してコア1に発生した
磁束を相殺することができるので、電流供給部3の電流
容量を小さくできる。
【0020】図5は本発明の更に別の実施例を示す電流
センサの模式的構成図である。導体Aの外周側には、導
体Aを囲繞するC字状をした磁性体のコア1を配設して
いる。C字状をしているコア1の円周上の一部分に形成
したギャップ部1aには、磁束に応じた電圧を誘起するホ
ール素子、又はファラデー効果を利用した光電流素子か
らなる磁束検出体10を配設している。磁束検出体10の両
出力端子は、電流供給部3の入力端子3a,3b と各別に接
続されている。それ以外の構成は図2に示す電流センサ
の構成と同様となっており、同一構成部分には同符号を
付している。
【0021】この電流センサは、導体Aに電流が流れる
と、その電流によりコア1に磁束が発生する。この磁束
が磁束検出体10であるホール素子又は光電流素子に作用
して、磁束検出体10から磁束に応じた電圧又は偏光角が
得られて、電流供給部3へ入力される。それにより、電
流供給部3から導体Aの電流を相殺する電流が励磁コイ
ル5に流れて、電流検出端子t1 ,t2 間には、導体A
に流れる電流に応じた電圧が得られ、この電圧を測定す
ることによって、導体Aの電流を高精度に検出できる。
そして、このような磁束検出体10を用いた場合には、電
流の直流成分を検出することが可能になる。また光電流
素子を用いた場合は、導体Aに対する絶縁性を高め得、
電磁ノイズの影響をうけることがない。
【0022】本実施例では磁束検出コイル2の電流位相
と同位相の電流を励磁コイル5に供給したが、逆相とし
てもよく、その場合は磁束検出コイル2の巻回方向と、
励磁コイル5の巻回方向とを同方向にすれば同様の効果
が得られる。また電流増幅トランス4の巻数比を1対1
とした場合には、オペアンプOPA の増幅度に応じ、例え
ば増幅度が10倍である場合は、磁束検出コイル2の巻数
に対し、励磁コイル5の巻数を1/10にすることにより、
コア1に発生した磁束を相殺できる。更に、励磁コイル
5に供給する電流を検出するために電流検出抵抗6を用
いたが、電流検出リアクトルを用いてもよい。
【0023】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の電流センサ
は、測定対象の導体に流れる電流により発生した磁束を
検出し、検出した磁束に応じた電流を発生させて、発生
している磁束を相殺するようにし、その磁束を相殺する
電流に基づいて、導体に流れる電流を検出する構成にし
ているから、導体に流れる電流による励磁電流の影響を
うけずに、導体に流れる電流を高精度に検出できる電流
センサを提供できる優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の電流センサの模式的構成図である。
【図2】本発明に係る電流センサの模式的構成図であ
る。
【図3】本発明に係る電流センサの他の実施例を示す模
式的構成図である。
【図4】磁束検出コイル及び励磁コイルの他の実施例を
示す模式的構成図である。
【図5】本発明に係る電流センサの別の実施例を示す模
式的構成図である。
【符号の説明】
1 コア 2 磁束検出コイル 3 電流供給部 4 電流増幅トランス 5 励磁コイル 6 電流検出抵抗 10 磁束検出体 OPA オペアンプ A 導体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植主 雅史 香川県丸亀市蓬莱町8番地 三菱電機株式 会社丸亀製作所内 (72)発明者 沼倉 弘 神奈川県鎌倉市大船二丁目14番40号 三菱 電機株式会社生活システム研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導体に流れる電流を、その電流により発
    生する磁束を検出する磁束検出部の出力に基づいて検出
    するようにしている電流センサにおいて、 前記磁束を相殺すべき反転磁束を発生する励磁部と、前
    記磁束検出部の出力に関連する電流を発生させるととも
    に前記励磁部へ供給する電流供給部と、励磁部への供給
    電流を検出する電流検出部とを備え、該電流検出部の検
    出出力により、導体に流れる電流を検出すべく構成して
    あることを特徴とする電流センサ。
  2. 【請求項2】 磁束検出部がロゴスキーコイルであるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。
  3. 【請求項3】 導体に流れる電流を、その電流によりコ
    アに発生した磁束を検出する磁束検出コイルの出力に基
    づいて検出するようにしている電流センサにおいて、前
    記コアに巻回している励磁コイルと、その1次巻線へ前
    記磁束検出コイルの出力に関連する電流が供給され、2
    次巻線の電流を前記励磁コイルへ供給するトランスと、
    励磁コイルへ電流を供給する回路に介装されたインピー
    ダンス素子とを備え、該インピーダンス素子に発生する
    電圧により、導体に流れる電流を検出すべく構成してあ
    ることを特徴とする電流センサ。
  4. 【請求項4】 磁束検出コイルの巻数と、励磁コイルの
    巻数とを異ならせてあることを特徴とする請求項3に記
    載の電流センサ。
  5. 【請求項5】 磁束検出コイルに代えて、磁界センサ又
    は光電流素子を用いていることを特徴とする請求項3に
    記載の電流センサ。
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