JPH0634669A - Current sensor - Google Patents
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- JPH0634669A JPH0634669A JP4186619A JP18661992A JPH0634669A JP H0634669 A JPH0634669 A JP H0634669A JP 4186619 A JP4186619 A JP 4186619A JP 18661992 A JP18661992 A JP 18661992A JP H0634669 A JPH0634669 A JP H0634669A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、磁気光学素子を用いた
電流センサに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a current sensor using a magneto-optical element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、電線等を流れる電流値を測定
する方法として、シャント抵抗による電流−電圧変換を
利用した方法がある。また、従来より、電線等を流れる
電流から発生する磁界を検出することで電流量を計測す
るものがある。このとき、流れる電流が小さい場合に
は、電線をコイル状に巻いてそこで発生する磁界を強
め、コイルにて形成される円筒中に検出素子を設ける等
の方法をとっている。また、検出素子としては、半導体
や磁性体の電流−磁気効果、とりわけ、ホール効果、あ
るいは磁気抵抗効果を利用したセンサが一般的に用いら
れている（例えば、ホール素子を利用したものとして実
開平１−１２１８６９号公報が、また、磁気電気変換素
子を使用したものとして実開昭６３−４１７７２号公報
がある）。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of measuring a current value flowing through an electric wire or the like, there is a method utilizing current-voltage conversion by a shunt resistance. Further, conventionally, there is one that measures a current amount by detecting a magnetic field generated from a current flowing through an electric wire or the like. At this time, when the flowing current is small, the electric wire is wound into a coil to strengthen the magnetic field generated there, and a detecting element is provided in the cylinder formed by the coil. Further, as a detection element, a sensor utilizing a current-magnetic effect of a semiconductor or a magnetic material, in particular, a Hall effect or a magnetoresistive effect is generally used (for example, an actual sensor using a Hall element is used). No. 1-121869, and Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 63-41772, which uses a magnetoelectric conversion element).
【０００３】そして、これらの磁界測定素子を効果的に
使用するために、その素子に磁束を効果的に集める目的
で高透磁率材料にて構成された磁気レンズを用いてい
る。In order to effectively use these magnetic field measuring elements, a magnetic lens made of a high magnetic permeability material is used for the purpose of effectively collecting magnetic flux in the elements.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のシャント抵抗を使用した方法では、測定電流のため
の発熱による電力損失が生じるという問題があるため、
この発熱量を少なくする目的でシャント抵抗の抵抗値を
小さくするという方法があるが、抵抗にて発生する電圧
が小さくなることにより、測定値が電磁障害による影響
を受け易くなる。However, the above-mentioned method using the shunt resistor has a problem that power loss occurs due to heat generation due to the measurement current.
There is a method of reducing the resistance value of the shunt resistor for the purpose of reducing the heat generation amount, but the measured value is easily affected by electromagnetic interference because the voltage generated by the resistor is reduced.
【０００５】また、発生磁界を検出して電流を計測する
方法では、電線をボビン等に巻き付けるという電線の加
工が必要となり、既に配線が完了している部位での電流
検出が困難になるという問題がある。また、電線に高周
波交流が流れている場合には、電線をコイル状に加工す
ることでそのインダクタンスが増加し、電流検出のため
に電流センサを構成することが、伝送する電力の損失に
つながるという問題がある。Further, in the method of detecting the generated magnetic field and measuring the electric current, it is necessary to process the electric wire by winding the electric wire around a bobbin or the like, which makes it difficult to detect the electric current in a portion where the wiring is already completed. There is. In addition, when high-frequency alternating current is flowing through the wire, processing the wire into a coil increases its inductance, and configuring a current sensor for current detection leads to loss of transmitted power. There's a problem.
【０００６】さらに、ホール効果や磁気抵抗効果を利用
した場合、電磁誘導障害等のノイズを拾いやすくなり、
その検出精度が低下してしまうという問題がある。そし
て、上記の電気的な測定方法では、測定のための入出力
信号を電気的に絶縁することが困難になるという観点か
ら、検出信号を光伝送する方法があるが、電気−光変換
が必須となるため装置全体の冗長性が増し、また、上述
の磁気レンズを光伝送方法に用いる場合、装置に光を導
入する構造や磁気光学材料と一体化させる構造について
レンズ加工に問題があり、装置の小型化や高精度化が困
難になる。Further, when the Hall effect or the magnetoresistive effect is used, it is easy to pick up noise such as electromagnetic induction interference,
There is a problem that the detection accuracy is lowered. In the above electrical measurement method, there is a method of optically transmitting a detection signal from the viewpoint that it becomes difficult to electrically insulate an input / output signal for measurement, but an electrical-optical conversion is essential. Therefore, the redundancy of the entire device increases, and when the above-mentioned magnetic lens is used in the optical transmission method, there is a problem in lens processing with respect to the structure for introducing light into the device or the structure for integrating with the magneto-optical material. It becomes difficult to reduce the size and increase the accuracy.
【０００７】本発明はかかる点に鑑みて成されたもの
で、その目的とするところは、電力損失を発生させず
に、検出信号を電気的に絶縁された光信号として取り出
せる電流センサを提供することである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a current sensor capable of taking out a detection signal as an electrically insulated optical signal without causing power loss. That is.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、以下の構成を備える。すなわち、被測
定電流にて形成される磁界と直交する方向に磁化容易軸
を有する磁気光学素子が配設され、該磁気光学素子に磁
束を導く導磁路と、前記磁気光学素子に対し、その磁化
容易軸に直交する方向に直線偏光を入射する手段と、前
記直線偏光が前記磁気光学素子を透過して出射される際
の該直線偏光に対する偏光面の回転角を検出する手段
と、前記回転角より、前記被測定電流の値を算出する手
段とを備え、前記導磁路として高透磁率材を用いるとと
もに、該導磁路の一部が磁性流体で形成されている。In order to achieve the above object, the present invention comprises the following constitutions. That is, a magneto-optical element having an easy axis of magnetization is disposed in a direction orthogonal to the magnetic field formed by the current to be measured, and a magnetic path for guiding a magnetic flux to the magneto-optical element and the magneto-optical element Means for injecting linearly polarized light in a direction orthogonal to the easy magnetization axis, means for detecting a rotation angle of a plane of polarization with respect to the linearly polarized light when the linearly polarized light is transmitted through the magneto-optical element and emitted, and the rotation. And a means for calculating the value of the measured current from the angle, a high magnetic permeability material is used as the magnetic guide path, and a part of the magnetic guide path is formed of a magnetic fluid.
【０００９】好ましくは、前記磁気光学素子を通過する
被測定電流による磁界の方向と垂直に静磁界を印加する
手段を備える。また、好ましくは、前記導磁路は環状で
あり、その一部を形成する前記磁性流体部分に前記磁気
光学素子を配してある。Preferably, it is provided with means for applying a static magnetic field perpendicular to the direction of the magnetic field due to the current to be measured passing through the magneto-optical element. Further, preferably, the magnetic path is annular, and the magneto-optical element is disposed in the magnetic fluid portion forming a part thereof.
【００１０】[0010]
【作用】以上の構成において、高透磁率材料と磁気光学
材料との一体化が容易になる。With the above structure, the high permeability material and the magneto-optical material can be easily integrated.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明に係る好
適な実施例を詳細に説明する。本実施例に係る電流セン
サでは、磁気光学素子に外部磁界がかけられた場合、そ
の磁化状態に応じて磁気光学素子を透過する光の偏光面
が回転するという原理を利用し、この偏光面の回転から
磁気光学素子の磁化状態を知ることで、その磁化を発生
させている電流量を逆算するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the current sensor according to the present embodiment, when an external magnetic field is applied to the magneto-optical element, the principle that the polarization plane of the light passing through the magneto-optical element rotates according to its magnetization state is used. By knowing the magnetization state of the magneto-optical element from the rotation, the amount of current causing the magnetization is calculated backward.
【００１２】そこで、磁気光学素子による磁界検出の原
理について説明する。 ＜磁気光学素子による磁界検出の原理説明＞一般に、磁
気光学素子等の磁性体には磁化容易軸があり、磁化Ｍと
磁場Ｈとの特性においてヒステリシスが存在する。ま
た、磁気光学素子に直線偏光を入射させた場合、いわゆ
るファラデー効果により、磁気光学素子の磁化状態に応
じて直線偏光の偏光面の回転が生じる。つまり、入射偏
光面に対する透過偏光面の回転角（ファラデー回転角θ
F と呼ばれる）は、磁気光学素子の磁化状態により変化
する。特に、直線偏光の進路と磁気光学素子の磁化Ｍｓ
（飽和磁化）とが一致した場合、ファラデー回転角は最
大となり、両者が直交すると回転角はゼロになる。この
関係を定量的に示すと、 θF ∝Ｍｓ・ｃｏｓΨ …（１） となる。ここで、Ψは、直線偏光の進路とＭｓとのなす
角であり、θF を最大ファラデー回転角θFSで規格した
値をΘF とすると、 ΘF ＝ｃｏｓΨ …（２） の関係が成り立つ。Therefore, the principle of magnetic field detection by the magneto-optical element will be described. <Explanation of Principle of Magnetic Field Detection by Magneto-Optical Element> Generally, a magnetic body such as a magneto-optical element has an easy axis of magnetization, and there is hysteresis in the characteristics of the magnetization M and the magnetic field H. Further, when linearly polarized light is incident on the magneto-optical element, the so-called Faraday effect causes the polarization plane of the linearly polarized light to rotate depending on the magnetization state of the magneto-optical element. That is, the rotation angle of the transmission polarization plane with respect to the incident polarization plane (Faraday rotation angle θ
Called F ) changes depending on the magnetization state of the magneto-optical element. In particular, the path of linearly polarized light and the magnetization Ms of the magneto-optical element
The Faraday rotation angle becomes maximum when (saturation magnetization) matches, and the rotation angle becomes zero when they are orthogonal to each other. If this relationship is quantitatively shown, then θ F ∝Ms · cos Ψ (1). Here, [psi is the angle between the path and the Ms of the linearly polarized light, the theta F a and F a value normalized theta at maximum Faraday rotation angle theta FS, holds the relationship Θ F = cosΨ ... (2) .
【００１３】図１は、磁気光学素子における直線偏光の
偏光面回転の様子を模式的に示した図であり、同図にお
いては、磁気光学素子１に対してその磁化容易軸２の方
向に外部磁界（計測磁界）Ｈ３を、また、磁化容易軸２
に垂直に静磁界Ｈ0 ４をかけた場合、入射直線偏光６
は、その偏光面の回転を受けた後、出射直線偏光７とし
て出力される。FIG. 1 is a diagram schematically showing how the plane of polarization of linearly polarized light is rotated in the magneto-optical element. In FIG. 1, the magneto-optical element 1 is externally oriented in the direction of its easy axis 2 of magnetization. The magnetic field (measurement magnetic field) H3 and the easy magnetization axis 2
When a static magnetic field H 0 4 is applied perpendicular to
Is output as output linearly polarized light 7 after being rotated by its polarization plane.
【００１４】そして、ここでは、外部磁界Ｈと飽和磁化
Ｍｓの傾き角との関係を求めるために、磁気光学素子の
磁化状態は、磁気エネルギーが極小となるように決定さ
れるという原理を利用する。このように、磁気光学素子
におけるファラデー回転角θF と磁界との関係におい
て、θF の検出値から磁界の強度を検出でき、この場
合、磁気光学素子の磁化容易軸に対して垂直方向に磁界
が印加されるように磁気光学素子を配置すると、θF と
磁界との関係において、θF の値から磁界を検出するこ
とができる。 ＜電流センサの説明＞次に、本実施例に係る電流センサ
について説明する。Then, here, in order to obtain the relationship between the external magnetic field H and the inclination angle of the saturation magnetization Ms, the principle that the magnetization state of the magneto-optical element is determined so that the magnetic energy is minimized is utilized. . Thus, in the relationship between the Faraday rotation angle θ F and the magnetic field in the magneto-optical element, the strength of the magnetic field can be detected from the detected value of θ F. In this case, the magnetic field is perpendicular to the easy axis of magnetization of the magneto-optical element. By arranging the magneto-optical element so that is applied, the magnetic field can be detected from the value of θ F in the relationship between θ F and the magnetic field. <Description of Current Sensor> Next, the current sensor according to the present embodiment will be described.
【００１５】図２は、本実施例に係る電流センサの原理
構成を示す図である。同図に示す電流センサは、被検出
電流が流れている電線（不図示）を囲むように、その一
部が磁性流体２３にて構成された磁束捕捉部２１と磁気
光学素子２２とが配置されている。この磁束捕捉部２１
は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉの合金であるパーマロイやフェ
ライト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｏ系、Ｍｎ−Ｆｅ
−Ｏ系、Ｚｎ−Ｆｅ−Ｏ系合金）等の高透磁率材料にて
なり、磁性流体２３は、例えば、強磁性微粒子を分散さ
せたコロイド溶液にてなる。そして、これら磁束捕捉部
２１及び磁性流体２３にて、電線の周囲に発生した磁界
Ｈを効率よく捕捉し、それを磁界検出部として機能する
磁気光学素子２２に伝達する。FIG. 2 is a diagram showing the principle configuration of the current sensor according to this embodiment. In the current sensor shown in the same figure, a magnetic flux trap 21 and a magneto-optical element 22 each of which is partially composed of a magnetic fluid 23 are arranged so as to surround an electric wire (not shown) through which a current to be detected flows. ing. This magnetic flux trap 21
Are, for example, Fe-Ni alloys such as permalloy and ferrite (Fe-Si-Al, Fe-O, Mn-Fe).
The magnetic fluid 23 is, for example, a colloidal solution in which ferromagnetic fine particles are dispersed. Then, the magnetic flux capturing section 21 and the magnetic fluid 23 efficiently capture the magnetic field H generated around the electric wire and transmit it to the magneto-optical element 22 which functions as a magnetic field detecting section.
【００１６】また、磁気光学素子２２に対しては、後述
するバイアス磁界用の磁石２４が配設されている。図３
は、図２に示す構成をとる本実施例に係る電流センサに
おいて、磁気光学素子の磁化状態を検出するためにバイ
アス磁界をかけたときの電流センサ全体のブロック構成
図である。A magnet 24 for a bias magnetic field, which will be described later, is provided for the magneto-optical element 22. Figure 3
FIG. 3 is a block configuration diagram of the entire current sensor when a bias magnetic field is applied to detect the magnetization state of the magneto-optical element in the current sensor according to the present embodiment having the configuration shown in FIG. 2.
【００１７】図３に示すように、磁性流体２３を分断す
るように位置する磁気光学素子２２は、磁性流体２３と
は接しない側の両面（図において、上下方向の面）が、
例えば、電磁石や永久磁石等のバイアス磁界用磁石２４
にて挟まれているため、磁気光学素子２２には、常にそ
の磁化容易軸（図中、矢印Ａにて示す）と同一方向に一
定のバイアス磁界Ｈ0 がかかっている。As shown in FIG. 3, in the magneto-optical element 22 positioned so as to divide the magnetic fluid 23, both surfaces (vertical surface in the figure) on the side not in contact with the magnetic fluid 23 are
For example, a bias magnetic field magnet 24 such as an electromagnet or a permanent magnet.
Since it is sandwiched by, the magneto-optical element 22 is always applied with a constant bias magnetic field H 0 in the same direction as its easy axis of magnetization (indicated by arrow A in the figure).
【００１８】このように、磁気光学素子にバイアス磁界
をかける理由は、磁気光学素子が強磁性体であり、一方
向に磁場をかけると磁化がその方向を向いてしまい、磁
場の強弱が読めなくなるからである。つまり、磁性体の
磁化特性により、印加する磁化が大きい場合、磁気飽和
により高磁界の検出ができないという問題が生じるが、
図３に示すように、検出磁界Ｈと磁気光学素子の磁化容
易軸Ａとが直交するようにし、かつ、磁化容易軸方向に
バイアス磁界を印加することで、飽和する磁界強度が高
くなり、測定しようとする電流値全域に渡って、電流を
精度よく検知できるのである。As described above, the reason why the bias magnetic field is applied to the magneto-optical element is that the magneto-optical element is a ferromagnetic material, and when the magnetic field is applied in one direction, the magnetization is oriented in that direction, and the strength of the magnetic field cannot be read. Because. In other words, due to the magnetization characteristics of the magnetic substance, when the applied magnetization is large, there is a problem that a high magnetic field cannot be detected due to magnetic saturation.
As shown in FIG. 3, by making the detection magnetic field H and the easy magnetization axis A of the magneto-optical element orthogonal to each other and applying a bias magnetic field in the easy magnetization axis direction, the saturation magnetic field strength increases, and the measurement is performed. The current can be accurately detected over the entire range of the current value to be attempted.
【００１９】図３に示す、本実施例に係る電流センサで
は、磁束捕捉部２１及び磁性流体２３とが、その中心に
位置する電線３７の周囲に発生する磁界を捕捉し、捕捉
後の磁界を磁気光学素子２２に伝達しており、この伝達
された磁界が検出磁界Ｈである。そして、光源３１から
は、光ファイバ２６及びロッドレンズ２５を介して、磁
気光学素子２２に対し、検出磁界と平行な方向に直線偏
光光が入射される。In the current sensor according to the present embodiment shown in FIG. 3, the magnetic flux trapping portion 21 and the magnetic fluid 23 trap the magnetic field generated around the electric wire 37 located at the center thereof, and The magnetic field transmitted to the magneto-optical element 22 is the detected magnetic field H. Then, linearly polarized light is incident on the magneto-optical element 22 from the light source 31 via the optical fiber 26 and the rod lens 25 in a direction parallel to the detection magnetic field.
【００２０】磁気光学素子２２を透過した光は、検出磁
界Ｈの磁界強度に応じた偏光面の回転を受けた後、出射
直線偏光光として出力され、ロッドレンズ２５´及び光
ファイバ２６´を介して偏光面回転検出部３２に入力さ
れる。このように、磁性流体２３部分に光ファイバ２
６，２６´を配することで、導磁路である高透磁率材料
からなる磁束捕捉部２１に対して、磁気光学素子２２に
直線偏光光を入射するための加工を施す必要がなくな
り、さらに、導磁路として機能する磁性流体２３におけ
る光ファイバを通す位置が固定化されず、機械的に自由
度が増すという利点がある。The light transmitted through the magneto-optical element 22 undergoes rotation of the polarization plane according to the magnetic field strength of the detection magnetic field H, and then is output as outgoing linearly polarized light, and passes through the rod lens 25 'and the optical fiber 26'. Is input to the polarization plane rotation detection unit 32. In this way, the optical fiber 2 is attached to the magnetic fluid 23 portion.
By disposing 6, 26 ', it is not necessary to perform processing for making linearly polarized light incident on the magneto-optical element 22 on the magnetic flux trapping portion 21 made of a high magnetic permeability material that is a magnetic path, and The advantage is that the position of the magnetic fluid 23 functioning as a magnetic guide path through which the optical fiber is passed is not fixed, and the degree of freedom in mechanical operation is increased.
【００２１】偏光面回転検出部５６は、この出射直線偏
光光を受光し、入射直線偏光光の偏光面に対する出射直
線偏光光の偏光面の回転角を求め、その結果を信号処理
部３３へ送る。この信号処理部３３では、ファラデー回
転角から磁界の強度を求めるための光電変換による信号
処理を行ない、変換後の信号を換算部３４に出力する。The polarization plane rotation detection unit 56 receives the emitted linearly polarized light, obtains the rotation angle of the polarization plane of the emitted linearly polarized light with respect to the polarization plane of the incident linearly polarized light, and sends the result to the signal processing unit 33. . The signal processing unit 33 performs signal processing by photoelectric conversion for obtaining the strength of the magnetic field from the Faraday rotation angle, and outputs the converted signal to the conversion unit 34.
【００２２】図４は、上述のファラデー回転角θF を最
大ファラデー回転角θFSで規格した値ΘF と、外部から
の印加磁界である検出磁界（ｈ0 とする）との関係を示
す特性図である。同図において、検出磁界を規格化した
量（これをｈとする。なお、この値は、検出磁界を異方
性磁界と呼ばれるパラメータで規格化したものである）
をパラメータとした場合、｜ｈ｜＞１となるよう条件を
設定して、ΘF とｈ0とが一対一に対応するようにす
る。FIG. 4 is a characteristic showing the value theta F obtained by normalizing the maximum Faraday rotation angle theta FS Faraday rotation angle theta F above, the relationship between the detected magnetic field is a magnetic field applied from the outside (and h 0) It is a figure. In the figure, the normalized amount of the detected magnetic field (this is h. Note that this value is obtained by normalizing the detected magnetic field with a parameter called an anisotropic magnetic field).
Is set as a parameter, the condition is set such that | h |> 1 so that Θ F and h 0 have a one-to-one correspondence.
【００２３】図３の換算部３４は、入力された磁界強度
をもとに電流値を算出する。すなわち、無限長直線導体
中を流れる電流により、その導体近傍の磁束は、ビオ・
サバールの法則により、貫通電流をＩ、真空透磁率をμ
0 とすると、導体の中心からｒの距離にある点での磁束
Ｂは、 Ｂ＝Ｉ・μ0 ／２πｒ …（３） にて表わすことができる。The conversion unit 34 in FIG. 3 calculates a current value based on the input magnetic field strength. That is, due to the current flowing through the infinitely long linear conductor, the magnetic flux near the conductor is
According to Savart's law, the through current is I and the vacuum permeability is μ
If it is 0 , the magnetic flux B at a point at a distance r from the center of the conductor can be expressed by B = I · μ 0 / 2πr (3)
【００２４】そして、流れる電流の周囲に、真空に比べ
て十分大きい透磁率を有する、例えば、パーマロイ等の
材料にてなるリングを配置して、その一部に空隙を設け
ると、その空隙に発生する磁束Ｂは、空隙の間隔をｇと
すると、 Ｂ＝Ｉ・μ0 ／ｇ …（４） にて示され、これは、リングが存在しない場合よりも磁
束が大きく、リングにより効果的に磁界の測定が可能と
なることを意味する。例えば、空隙間隔を１ｍｍとした
場合、そこに発生する磁束は、Ｂ＝１２．５・Ｉ（Ｏ
ｅ）となる。When a ring made of a material such as permalloy having a magnetic permeability sufficiently higher than that of a vacuum is arranged around the flowing current and a void is formed in a part of the ring, the void is generated. The magnetic flux B to be generated is represented by B = I · μ 0 / g (4), where the spacing between the air gaps is g. It means that the measurement of For example, when the air gap is 1 mm, the magnetic flux generated there is B = 12.5 · I (O
e).
【００２５】そこで、換算部３４は、上述のファラデー
回転角から求めた磁界強度を、上記の式（３）に代入し
てＩについて解くことで、必要な電流値Ｉを算出する。
そして、表示部３５は、換算部３４で算出された電流値
Ｉを、測定結果として可視表示する。なお、本実施例に
て用いる磁気光学素子による磁気光学効果は、光と磁気
光学素子の相互作用で発現するものであるため、酸化物
等の非導電物質にて構成される磁気光学素子は、渦電流
による高周波領域での特性劣化や電磁誘導による検出誤
差を生じないという利点がある。Therefore, the conversion unit 34 calculates the necessary current value I by substituting the magnetic field strength obtained from the Faraday rotation angle described above into the above equation (3) and solving for I.
Then, the display unit 35 visually displays the current value I calculated by the conversion unit 34 as a measurement result. Incidentally, the magneto-optical effect by the magneto-optical element used in this embodiment is expressed by the interaction between light and the magneto-optical element, so that the magneto-optical element composed of a non-conductive substance such as oxide is There is an advantage that characteristic deterioration in a high frequency region due to eddy current and detection error due to electromagnetic induction do not occur.
【００２６】以上説明したように、本実施例によれば、
電流センサにおいて、被測定電流から発生する磁束を、
その一部が磁性流体にて構成された、高透磁率の磁性材
料にてなる磁束捕捉部にて捕え、さらに、磁性流体に設
けた間隙にファラデー効果を有する磁気光学素子を配す
るように構成することで、導磁路の工作が自在になると
ともに、発生磁界を効率よく捕え、この磁界に基づいて
電流値を精度よく計測できるという効果がある。As described above, according to this embodiment,
In the current sensor, the magnetic flux generated from the measured current is
A part of it is composed of a magnetic fluid, and is captured by a magnetic flux capturing part made of a magnetic material with high magnetic permeability. Further, a magneto-optical element having a Faraday effect is arranged in a gap provided in the magnetic fluid. By doing so, there is an effect that the magnetic conducting path can be freely manipulated, the generated magnetic field is efficiently captured, and the current value can be accurately measured based on this magnetic field.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁気回路の一部を磁性流体にて構成することで、高透磁
率材料と磁気光学材料との一体化が容易になり、被測定
電流より発生する磁界を効率よく捕捉してその電流値を
精度よく検出できるという効果がある。As described above, according to the present invention,
By configuring a part of the magnetic circuit with magnetic fluid, it becomes easy to integrate the high permeability material and the magneto-optical material, and the magnetic field generated by the measured current can be captured efficiently and the current value can be accurately measured. It has the effect of being able to detect well.
【図１】磁気光学素子における直線偏光の偏光面回転の
様子を模式的に示した図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a state of polarization plane rotation of linearly polarized light in a magneto-optical element.
【図２】本発明の実施例に係る電流センサの原理構成を
示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a principle configuration of a current sensor according to an embodiment of the present invention.
【図３】実施例に係るバイアス磁界をかけたときの電流
センサ全体のブロック構成図である。FIG. 3 is a block configuration diagram of the entire current sensor when a bias magnetic field according to the embodiment is applied.
【図４】ファラデー回転角θF を最大ファラデー回転角
θFSで規格した値ΘF と、外部からの印加磁界である検
出磁界ｈ0 との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a value Θ F obtained by standardizing the Faraday rotation angle θ F with a maximum Faraday rotation angle θ FS and a detection magnetic field h 0 which is an externally applied magnetic field.
１，２２ 磁気光学素子 ２ 磁化容易軸 ３ 測定磁界 ４ 静磁界 ６ 入射直線偏光光 ７ 出射直線偏光光 ２１ 磁束捕捉部 ２３ 磁性流体 ２４ バイアス磁界用磁石 ２５，２５´ ロッドレンズ ２６，２６´ 光ファイバ ３７ 電線 1, 22 magneto-optical element 2 easy axis of magnetization 3 measurement magnetic field 4 static magnetic field 6 incident linearly polarized light 7 outgoing linearly polarized light 21 magnetic flux trap 23 magnetic fluid 24 bias magnetic field magnet 25, 25 'rod lens 26, 26' optical fiber 37 electric wire
Claims (5)
る方向に磁化容易軸を有する磁気光学素子が配設され、
該磁気光学素子に磁束を導く導磁路と、 前記磁気光学素子に対し、その磁化容易軸に直交する方
向に直線偏光を入射する手段と、 前記直線偏光が前記磁気光学素子を透過して出射される
際の該直線偏光に対する偏光面の回転角を検出する手段
と、 前記回転角より、前記被測定電流の値を算出する手段と
を備え、 前記導磁路として高透磁率材を用いるとともに、該導磁
路の一部が磁性流体で形成されていることを特徴とする
電流センサ。1. A magneto-optical element having an easy axis of magnetization is arranged in a direction orthogonal to a magnetic field formed by a current to be measured,
A magnetic path for guiding a magnetic flux to the magneto-optical element, a means for making linear polarized light incident on the magneto-optical element in a direction orthogonal to the easy axis of magnetization, and the linearly polarized light passing through the magneto-optical element and emitted. A means for detecting the rotation angle of the polarization plane with respect to the linearly polarized light at the time of, and means for calculating the value of the measured current from the rotation angle, and using a high permeability material as the magnetic path A current sensor, wherein a part of the magnetic path is formed of magnetic fluid.
測定電流による磁界の方向と垂直に静磁界を印加する手
段を備えることを特徴とする請求項１に記載の電流セン
サ。2. The current sensor according to claim 1, further comprising means for applying a static magnetic field in a direction perpendicular to the direction of the magnetic field due to the measured current passing through the magneto-optical element.
成する前記磁性流体部分に前記磁気光学素子を配したこ
とを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。3. The current sensor according to claim 1, wherein the magnetic path is annular, and the magneto-optical element is arranged in the magnetic fluid portion forming a part thereof.
を配し、該永久磁石にて前記静磁界を印加することを特
徴とする請求項２に記載の電流センサ。4. The current sensor according to claim 2, wherein permanent magnets are arranged so as to sandwich the magneto-optical element, and the static magnetic field is applied by the permanent magnets.
配し、該電磁石にて前記静磁界を印加することを特徴と
する請求項２に記載の電流センサ。5. The current sensor according to claim 2, wherein electromagnets are arranged so as to sandwich the magneto-optical element, and the static magnetic field is applied by the electromagnets.
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|---|---|---|---|
| JP18661992A JP3166987B2 (en) | 1992-07-14 | 1992-07-14 | Current sensor |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0634669A true JPH0634669A (en) | 1994-02-10 |
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| JP18661992A Expired - Fee Related JP3166987B2 (en) | 1992-07-14 | 1992-07-14 | Current sensor |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100376892B1 (en) * | 2000-07-26 | 2003-03-28 | 주식회사 레이콤 | A display apparatus of magnetic flux dendity using 2D array magnetic sensor and 3D magnetic fluid |
| WO2012029524A1 (en) * | 2010-08-31 | 2012-03-08 | 株式会社日本Ａｅパワーシステムズ | Optical current transformer for electrical equipment |
| CN111579847A (en) * | 2020-04-30 | 2020-08-25 | 杭州电子科技大学 | Double-enhancement current sensing system based on micro fiber junctions and magnetic fluid |
| WO2023020013A1 (en) * | 2021-08-18 | 2023-02-23 | 华为数字能源技术有限公司 | Current measurement apparatus and electronic device |
-
1992
- 1992-07-14 JP JP18661992A patent/JP3166987B2/en not_active Expired - Fee Related
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| KR101366259B1 (en) * | 2010-08-31 | 2014-02-20 | 도꼬 덴끼 가부시끼가이샤 | Optical current transformer for electrical equipment |
| CN111579847A (en) * | 2020-04-30 | 2020-08-25 | 杭州电子科技大学 | Double-enhancement current sensing system based on micro fiber junctions and magnetic fluid |
| WO2023020013A1 (en) * | 2021-08-18 | 2023-02-23 | 华为数字能源技术有限公司 | Current measurement apparatus and electronic device |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3166987B2 (en) | 2001-05-14 |
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