JPH08178984A - 電流プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属きょう体の電流湧き出し口を簡便に探し
出すことのできる電流プローブを提供する。 【構成】 内部に同心円の空洞（２）を設けた金属円筒
において、空洞（２）の内部に磁界センサ（４）を配置
し、一方の端面に空洞（２）へ貫通する同心円の円周状
のスリット（１）を設け、スリット（１）を設けた端面
を電気的絶縁シート（３）で覆ったことを特徴とする電
流プローブで、スリット（１）が作る円の内部に流入す
る電流密度とこの円周から流出する電流密度の差がプロ
ーブの出力となっているため、電流湧き出し口を簡便に
探し出すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電流プローブに関し、
特に電子機器の金属きょう体表面への高周波電流の湧き
出し箇所を見つけるための湧出電流変換部と電流検出部
を有する電流プローブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の金属きょう体には、きょう体
内部の電気回路で発生した高周波電流が漏れ出し、この
漏れ電流がきょう体から放射する電磁波の波源となる。
このような放射電磁波は電子機器本来の動作には関連無
く、むしろ他の機器に障害を与える原因となるので、抑
制することが望ましく、そのためにきょう体表面への電
流の湧き出し口を先ず同定することが必要となってい
る。図９は、従来例を示す説明図である。図９に示すよ
うに金属（９１）に極近いところで磁界Ｈをループセン
サー（９２）で測定し、ループの向きからＨの方向を決
め、その出力からＨの振幅を求め、それより電流密度ベ
クトルＪを求め、金属面上、例えば電子機器の金属きょ
う体の電流分布を求めるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】金属面上の電流密度Ｊ
と磁界Ｈは、 Ｈ＝−ｎ×Ｊ 式（１） で表される。ただし、Ｊ、Ｈはベクトルであり、ｎは金
属面に外向きの単位法線ベクトルであり、×は外積を表
す。

【０００４】一般に金属面上を流れる電流の計測は、こ
の式（１）を利用して行われており、上記従来技術の図
９に示すように、金属（９１）に極近いところで磁界Ｈ
をループセンサー（９２）で測定し、ループの向きから
Ｈの方向を決め、その出力からＨの振幅を求め、式
（１）により電流密度ベクトルＪを求める。この従来の
方法は、金属面上、例えば電子機器の金属きょう体の電
流分布を求めることができるが、きょう体表面への湧き
出し口を見つけるにはかなり広い範囲で測定した電流分
布から電流湧き出し口を探ることが必要であり、もっと
簡便に電流湧き出し口を見つける方法が望まれていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、湧出電流変換
部を構成する内部に同心円の空洞を設けた金属円筒の空
洞内に磁界センサを配置し、一方の端面に空洞へ貫通す
る同心円の円周状のスリットを設け、スリットを設けた
端面を電気的絶縁シートで覆ったことを特徴とする湧出
電流変換部と電流検出部を有する電流プローブである。
また、本発明は、金属円盤の中央に上方から金属円管を
貫通し、金属円管を金属円盤を隙間無く接続し、金属円
管の一端を金属円盤の下側の面より突出しないように配
置し、金属円管の周囲に磁界センサを設け、金属円盤の
下側及び円周部分を電気的絶縁シートで覆ったことを特
徴とする湧出電流変換部と電流検出部を有する電流プロ
ーブである。

【０００６】本発明について、具体的に図１、図２で説
明する。図１は、本発明の電流プローブのＡ−Ａ’断面
図であり、図２は本発明の電流プローブの絶縁シートを
除いた斜視図である。本発明は、湧出電流変換部と電流
検出部を有する電流プローブで、図１に示すように内部
に同心円の空洞（２）を設けた金属円筒において、空洞
（２）の内部に磁界センサ（４）を配置し、一方の端面
に空洞（２）へ貫通する同心円の円周状のスリット
（１）を設け、スリット（１）を設けた端面を電気的絶
縁シート（３）で覆った構成の電流プローブにしてい
る。図２は、絶縁シート（３）を除いたときのスリット
（１）を設けた端面側から見た斜視図である。

【０００７】

【作用】本発明においては、図１、図２で説明すると、
磁界センサ（４）より得られる出力は、空洞（２）の内
部に円周状に存在する磁界の量に比例している。この磁
界はスリット（１）から導かれるものである。したがっ
て、図１において（ａ），（ｂ）の２カ所からのみ磁界
が空洞（２）内に導かれると仮定した場合、もしこの２
カ所の磁界が同方向で同振幅である場合は、空洞（２）
内の磁界は打ち消し合い、その結果出力は零となる。そ
れ以外の場合、例えばこの２カ所の磁界の一方が零であ
る場合や、方向が異なる場合などには、（ａ），（ｂ）
の２カ所のから導かれた磁界の差に比例した出力が表れ
る。

【０００８】図３は、本発明の電流プローブの絶縁シー
トを除いて金属面に密着させる端面から見た図であり、
図４は本発明の電流プローブを電子機器金属きょう体上
を走査したときのプローブ出力の説明図である。
（ａ），（ｂ）の２カ所は、スリット（１）上のどの位
置にあってもこのことは成立し、一般的に表せばこの電
流プローブを金属面に密着する面から見た図３におい
て、スリット（１）が作る円の内部に流入する磁界ニと
この円の内部から外部に流出する磁界ホとの差がこの電
流プローブの出力になる。

【０００９】スリット（１）を設けた端面は金属きょう
体面に密着させて使うのであるから、磁界と金属面の表
面電流密度とは、上記式（１）の関係があり、結局、金
属面上のスリット（１）の真下の円周の部分に流入する
電流密度とこの円周から流出する電流密度の差が電流プ
ローブの出力となる。以上のことは次のように表され
る。すなわち、プローブの出力Ｅは、 Ｅ＝−ｊ２πｆμＨｓｕｍ 式（２） と表される。ただし、ｆは周波数、μは透磁率であり、
Ｈｓｕｍは空洞（２）の内部に存在する磁界の総量であ
る。

【００１０】Ｈｓｕｍは、空洞内で互いに逆向きの成分
（Ｈ＋）と（Ｈ−）の和であり、例えば（Ｈ＋）は、紙
面の背後へ突き抜ける方向の成分である。 Ｈｓｕｍ＝（Ｈ＋）−（Ｈ−） 式（３） （Ｈ＋）、（Ｈ−）は、各々スリット（１）から空洞
（２）に導かれたものであって、（Ｈ−）は空洞（２）
内にスリット（１）が作る円の内部に流入する磁界
（ニ）によって、（Ｈ＋）はこの円の内部から外部に流
出する磁界（ホ）によって導かれたものである。磁界
（ニ）、磁界（ホ）を生じさせる電流密度を（Ｊ−）、
（Ｊ＋）とすると、磁界（ニ）、磁界（ホ）と電流密度
（Ｊ−）、（Ｊ＋）とは、上記式（１）の関係があるか
ら、結局（Ｊ−）、（Ｊ＋）もスリット（１）が作る円
の内部に流入する電流、及びこの円から流出する成分で
あるということになるものである。

【００１１】それで、電流プローブ出力Ｅは、 Ｅ＝Ｋ（（Ｊ＋）−（Ｊ−）） 式（４） と表せる。ここでＫは比例定数である。もし、スリット
（１）が作る円の半径が無限に小さいならば、 Ｅ＝Ｋ▽ｔ・Ｊ 式（５） と表せる。▽ｔ・Ｊは、金属面上の表面電流密度ベクト
ルＪの表面発散をとることを表している。

【００１２】金属面が穴や開口部が無い滑らかな面であ
るならば、金属面上のどの小部分をとってもこの部分に
流入した電流と同じ量の電流が流出し、▽ｔ・Ｊ＝０と
なり、Ｅ＝０である。即ち、金属面に電流密度の不連続
部が無いならば、電流密度の振幅が如何に大きくてもＥ
は常に零である。ただし、金属面に何らかの原因で、例
えば穴、開口部、または接触の不完全な溶接部などで電
流の湧き出し口があるとこの部分が電流密度の不連続部
となり、Ｅは零でなくなる。したがって、図４に示すよ
うに内部に電磁波発生源を含む金属筐体モデル（４１）
の（ｃ）から（ｄ）間、この電流プローブ（４０）を移
動させると、その出力Ｅは金属きょう体モデル（４１）
の電流湧き出し口（４２）を極めて簡便に見つけること
が可能となる。以上の構成において、電気的絶縁シート
（３）の厚みを実験的に定めると、シート厚は２ｍｍ以
下が望ましく、また、材質は絶縁体ならば任意のシート
が使用可能となるものである。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。 ［実施例１］図５は、本発明の電流プローブの構成を示
す第１の実施例である。図５に示すように、金属円筒の
内部に空洞（２）を設け、その空洞（２）内に磁界セン
サ（４）を配置した。磁界センサ（４）は、空洞（２）
内の磁界が弱くても充分な感度を得られるように、磁性
体リングにピックアップコイルを巻き付けたものを使用
した。これにより、ピックアップコイルの巻数、及び磁
性体の透磁率に比例して大きな出力を得られた。

【００１４】本実施例１では、磁性体にドーナツ状のＮ
ｉＺｎ系フェライト燒結体を用い、ピックアップコイル
は、１巻とした。磁性体は比較的低い周波数帯（約１Ｍ
Ｈｚ以下）であれば、低周波で透磁率の大きいＭｎＺｎ
系フェライトが使用可能であり、また、高周波数帯（約
１００ＭＨｚ以上）でのみ使用するのであれば、燒結体
では高周波で損失が大きくなるので、透磁率を小さくし
て高周波での損失を抑制したフェライト粉末と樹脂の混
合材が使用可能である。スリット（１）の幅は２ｍｍと
した。また、金属面との電気的絶縁のための絶縁シート
（３）は厚さ０．５ｍｍの塩化ビニルを用いた。

【００１５】図６は、実施例１の電流プローブの開口部
モデルに対する測定例である。金属きょう体モデル（４
１）の電流湧き出し口（４２）（縦１４０ｍｍ、横３ｍ
ｍの開口部）を、横軸に沿って電流プローブを移動させ
たときの出力は図６に示すようになる。白四角は出力の
振幅［ｄＢｍ］、黒丸は位相［ｄｅｇ］の測定結果であ
り、図４に照らして、湧き出し口を判別するための所要
の出力を得られた。

【００１６】［実施例２］第２の実施例の構成を図７を
用いて説明する。図７においては、本発明の上記第１の
実施例の構成のうち、スリット（１）の幅を大きくして
いき磁界センサ（４）の大部分が露出するように変形す
る。これにより磁界センサ（４）の交換を容易にでき
る。本実施例２では、金属管（７１）と金属円盤（７
２）、絶縁シート（３）で構成した。絶縁シート（３）
はシート厚０．５ｍｍの塩化ビニルを用いた。

【００１７】図８は、本実施例２の電流プローブの開口
部モデルに対する測定例である。金属きょう体モデル
（４１）の電流湧き出し口（４２）（縦１４０ｍｍ、横
３ｍｍの開口部）を、横軸に沿って電流プローブを移動
させたときの出力は図８に示すようになる。白四角は出
力の振幅［ｄＢｍ］、黒丸は位相［ｄｅｇ］の測定結果
であり、図４に照らして、湧き出し口を判別するための
所要の出力を得られた。ところで、振幅のＰｅａｋ
（ｍ）、Ｐｅａｋ（ｎ）の大きさが不揃いであるのは、
磁界センサ（４）の外形が真円でないための誤差が主因
である。磁界センサ（４）の外径は、真円で金属円盤
（７２）の外径より小さいことが望ましい。

【００１８】

【発明の効果】以上、説明した通り本発明によれば、電
子機器の金属きょう体面に内部から電流が漏れだしてく
る箇所を簡便に見つけるための電流プローブが実現でき
る。そして、これにより、電子機器の金属きょう体に
は、きょう体内部の電気回路で発生した高周波電流が漏
れ出し、この漏れ電流がきょう体から放射する電磁波の
波源となり、他の機器に障害を与える原因となるきょう
体表面への電流の湧き出し口を同定することができると
いう効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の電流プローブのＡ−Ａ’断面図であ
る。

【図２】 本発明の電流プローブの絶縁シートを除いた
斜視図である。

【図３】 本発明の電流プローブの絶縁シートを除いて
金属面に密着させる端面から見た図である。

【図４】 本発明の電流プローブを電子機器金属きょう
体上を走査したときのプローブ出力の説明図である。

【図５】 本発明の実施例１の構成を示した説明図であ
る。

【図６】 本発明の実施例１の電流プローブの開口部モ
デルに対する測定例である。

【図７】 本発明の実施例２の構成を示した説明図であ
る。

【図８】 本発明の実施例２の電流プローブの開口部モ
デルに対する測定例である。

【図９】 従来例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ スリット ２ 空洞 ３ 絶縁シート ４ 磁界センサ ４０ 電流プローブ ４１ 金属きょう体モデル ４２ 電流湧き出し口 ７１ 金属管 ７２ 金属円盤 ９１ 金属 ９２ ループセンサ ニ、ホ 磁界

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 湧出電流変換部を構成する内部に同心円
   の空洞を設けた金属円筒の空洞内に磁界センサを配置
   し、一方の端面に空洞へ貫通する同心円の円周状のスリ
   ットを設け、スリットを設けた端面を電気的絶縁シート
   で覆ったことを特徴とする湧出電流変換部と電流検出部
   を有する電流プローブ。
2. 【請求項２】 金属円盤の中央に上方から金属円管を貫
   通し、金属円管を金属円盤を隙間無く接続し、金属円管
   の一端を金属円盤の下側の面より突出しないように配置
   し、金属円管の周囲に磁界センサを設け、金属円盤の下
   側及び円周部分を電気的絶縁シートで覆ったことを特徴
   とする湧出電流変換部と電流検出部を有する電流プロー
   ブ。