JPH08136587A - 磁気センサ応用の変流器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】微小磁界の検出に高い精度を発揮するフラック
スゲート素子，ＭＩ素子など磁気センサを採用して一次
導体に流れる電流を広範囲で精度良く計測できる磁気セ
ンサ応用の変流器を提供する。 【構成】一次導体の近傍に磁気センサを配置し、一次導
体に流れる電流を、該電流に比例する磁界強度の形で計
測する磁気センサ応用の変流器において、平角導体とし
てなる一次導体１の中央部分に電流通路を二分する小窓
２を開口して、該小窓の中心部位に微小磁界領域を形成
するとともに、この微小磁界領域に位置を合わせてフラ
ックスゲート素子, あるいはＭＩ素子などの微小磁界を
高精度で検出可能な磁気センサ３を配置して一次導体に
流れる電流を計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、配線用しゃ断器，漏電
しゃ断器などのオートブレーカに適用する変流器として
好適な磁気センサ応用の変流器に関する。

【０００２】

【従来の技術】頭記した配線用しゃ断器，漏電しゃ断器
などでは、過電流引き外しをバイメタルの動作で行う機
械式，および変流器，電子回路を組合わせて行う電子式
が知られており、昨今では定格電流，過電流引き外し特
性が簡単に可変調整できる電子式を採用したオートブレ
ーカが普及される傾向にある。

【０００３】この電子式オートブレーカの過電流保護動
作は次のように行われる。すなわち、しゃ断器の主回路
に流れる負荷電流を変流器で検出し、この電流信号を実
効値信号，最大値信号に変換した上で、実効値信号は長
限時動作回路および短限時動作回路へ、また最大値信号
は瞬時動作回路へ入力し、ここで通電電流の大きさに対
応した遅延時間を経過した後にトリップコイルへ信号を
出力して引き外し動作させる。

【０００４】この場合に、従来のオートブレーカでは、
主回路の通電導体を一次導体としてここに鉄心に二次コ
イルを巻回した通常の変流器を採用して電流検出を行っ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記した配線用しゃ断
器，漏電しゃ断器などのオートブレーカは、市場要求と
して小形，コンパクト化された製品が求められており、
この要望に沿って各種部品の小形化，部品の配置などを
改良するなどして外形寸法の縮小化を進めているがこれ
には限界がある。

【０００６】一方、昨今では各種の磁気センサが開発さ
れており、その応用例としてホール素子，磁気抵抗素子
などを使用し、一次導体に流れる電流をその電流に比例
した磁界強度の形で計測する磁気センサ式変流器なども
知られている。しかも、これら磁気センサは通常の変流
器に比べて比較にならない程の超小形であり、この磁気
センサ式変流器を通常の変流器に置き換えて採用すれ
ば、先記したオートブレーカの小形，コンパクト化を推
進する上で大いに期待される。

【０００７】ところで、配線用しゃ断器，漏電しゃ断器
などのオートブレーカは、フレームによって定格電流が
最小５Ａから最大６０００Ａ程度まで広範囲に系列化さ
れており、電子式オートブレーカでは定格電流を複数段
階に調整することが可能である。これに対して、前記し
たホール素子，磁気抵抗素子などは、不平衡電圧などの
影響により微小磁場の下では分割能が低下するといった
特性面での固有の問題があり、定格電流の小さいフレー
ムでは高精度な電流計測が難しい。

【０００８】これに対して、微小磁界を高い精度で検出
可能な磁気センサとしてフラックスゲート素子，あるい
はＭＩ素子などが知られている。しかしながら、フラッ
クスゲート素子，ＭＩ素子の動作範囲は高々１０ガウス
以下の微小磁界であり、このままでは定格電流の大きな
オートブレーカへの適用が困難である。本発明は上記の
点にかんがみなされたものであり、微小磁界の検出に高
い精度を発揮するフラックスゲート素子，ＭＩ素子など
磁気センサを採用して一次導体に流れる電流を広範囲で
精度良く計測できる磁気センサ応用の変流器を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
り、一次導体の中央部分に電流通路を二分する小窓を開
口し、該小窓の中心部位にフラックスゲート素子, ある
いはＭＩ素子の磁気センサを配置することにより達成さ
れる。なお、前記の一次導体には平角導体を用いて実施
するのがよい。

【００１０】

【作用】周知のように、導体に電流が流れると導体の周
辺に磁界が発生し、その磁界の方向，磁界強度はビオ・
サバールの法則によって決まる。また、並行に配置した
２本の導体に同じ向きに同じ電流を流すと、導体相互間
の中央では磁界強度がゼロとなり、その両側で導体に近
づくにつれて磁界強度が大きくなる。

【００１１】そこで、電流の流れる一次導体に平角導体
を採用し、この導体の中央部分を切欠して通電路を二分
するように小窓を開口すれば、この小窓を挟んだ両側の
導体部分か前記した２本の並行導体と同様な状態とな
り、小窓の内方空間における磁界強度はその中心でゼ
ロ，両サイド方向へ行くにしたがって磁界強度が高くな
るような分布を呈し、特に中心に近い部分に微小磁界領
域が形成される。

【００１２】したがって、前記小窓内の中心部位に形成
される微小磁界領域に位置を合わせてフラックスゲート
素子, あるいはＭＩ素子を設置すれば、これら磁気セン
サにより一次導体に流れる電流を小電流から大電流まで
の広範囲で精度よく検出できる。しかも、この小窓を磁
気センサの外形寸法に対応しておけば、磁気センサの素
子は小窓内に収まるので、磁気センサを設置するために
余分なスペースが不要となる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１において、１は配線用しゃ断器，漏電しゃ断
器などのオートブレーカに組み込まれた主回路導体とし
ての一次導体（平角導体）、２は一次導体１の長手方向
にそって通電路を二分するようにその中央に切欠き開口
した小窓、３は該小窓２の中の中央部位に位置を合わせ
て配置したフラックスゲート素子, あるいはＭＩ素子の
磁気センサ、４は磁気センサ３に接続した電流検出回で
ある。なお、図中では一次導体１の幅をＡ，厚さをＢ、
小窓の幅をＣ，長さをＤとし、一次導体１の長手方向
（電流Ｉの通流方向）に沿った中心線をＯで表してい
る。

【００１４】ここで、一次導体１の幅Ａを２０mm，厚さ
Ｂを３mm、小窓２の幅Ｃを５mm，長さＤを１０mmとし、
一次導体に１００Ａの電流を流した場合における小窓２
の内部の磁界強度を計算により求めたところ、その磁界
強度分布は図２のようになる。なお、磁界強度分布は前
記中心線Ｏに対して導体の幅方向に対称であり、図はそ
の片側半分の磁界強度分布を示している。

【００１５】図２に表した磁界強度分布図から明らかな
ように、中心線Ｏに沿った小窓２内の中心点では磁界強
度がゼロであり、その周域には幅方向に約１mm幅の範囲
で磁界強度が５ガウス以下の微小磁界領域（斜め破線で
表す）が存在している。したがって、この微小磁界領域
に位置を合わせて小窓内にフラックスゲート素子, ある
いはＭＩ素子の磁気センサ３を配置することにより、一
次導体１に流れる電流、つまりオートブレーカの主回路
に流れる負荷電流を小電流から大電流まで広範囲に精度
よく検出することができる。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の構成によれ
ば、一次導体の中央に小窓を開口してその内方に微小磁
界領域を形成するとともに、この小窓内の中心部位に位
置を合わせてフラックスゲート素子, あるいはＭＩ素子
のように微小磁界の検出精度が高い磁気センサを設置し
たことにより、一次導体に流れる電流を広範囲で精度よ
く検出することができる。しかも、外形寸法が超小形で
ある磁気センサは一次導体に開口した小窓内に収まるよ
うに配置することができることから、通常の変流器のよ
うに一次導体の周辺に変流器を設置するための特別スペ
ースを確保する必要がなく、したがって当該変流器を配
線用しゃ断器，漏電しゃ断器などのオートブレーカに採
用することで、オートブレーカの製品の小形，コンパク
ト化が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の構成図

【図２】図１における小窓内の磁界強度分布図

【符号の説明】

１ 一次導体 ２ 小窓 ３ 磁気センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一次導体の近傍に磁気センサを配置し、一
   次導体に流れる電流を、該電流に比例する磁界強度の形
   で計測する磁気センサ応用の変流器において、一次導体
   の中央部分に電流通路を二分する小窓を開口し、該小窓
   の中心部位に磁気センサを配置したことを特徴とする磁
   気センサ応用の変流器。
2. 【請求項２】磁気センサがフラックスゲート素子, ある
   いはＭＩ素子のいずれかである請求項１記載の磁気セン
   サ応用の変流器。
3. 【請求項３】一次導体が平角導体である請求項１記載の
   磁気センサ応用の変流器。