JPH10177926A - Dc current sensor - Google Patents

Dc current sensor

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Publication number
JPH10177926A
JPH10177926A JP8354453A JP35445396A JPH10177926A JP H10177926 A JPH10177926 A JP H10177926A JP 8354453 A JP8354453 A JP 8354453A JP 35445396 A JP35445396 A JP 35445396A JP H10177926 A JPH10177926 A JP H10177926A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
core
detection
detection core
current
coil
Prior art date
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Pending
Application number
JP8354453A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Yamanaka
政明 山中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Metals Ltd
Original Assignee
Sumitomo Special Metals Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Special Metals Co Ltd filed Critical Sumitomo Special Metals Co Ltd
Priority to JP8354453A priority Critical patent/JPH10177926A/en
Publication of JPH10177926A publication Critical patent/JPH10177926A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC current sensor having the excellent high volume productivity with the simple constitution, which is effective as a control sensor for charging/discharging a battery in an electric automobile and the like, has the excellent zero-point accuracy and temperature characteristics and can measures the DC currents in the wide range from the small current to the large current. SOLUTION: The core constituting body comprising a detecting core 2 and an exciting core 4, around which a detecting coil 3 and an exciting coil 5 are wound and arranged, is arranged in a ring-shape insulating case 8 forming a hollow part in communication with the circumferential direction. A feedback coil 7 is wound and arranged in a troidal shape at the outer surface part of the ring-shaped insulating case 8. The exciting coils 4 are arranged at the symmetrical positions with respect to the center of the axial direction of the detecting core 2 at least at a four places of the outer surface part of the detecting core 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、直流電流を使用
する種々の機器に配置される直流電流センサーの改良に
係り、特に、電気自動車等におけるバッテリーの充・放
電量の管理用センサーとして有効であり、零点精度及び
温度特性に優れ、小電流から大電流までの広範囲の直流
電流の測定が可能であるとともに、簡単な構成で量産性
に優れた直流電流センサーに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a DC current sensor disposed in various devices using DC current, and more particularly, to an effective sensor as a sensor for managing a charge / discharge amount of a battery in an electric vehicle or the like. The present invention relates to a DC current sensor having excellent zero point accuracy and temperature characteristics, capable of measuring a wide range of DC current from a small current to a large current, and having a simple configuration and excellent mass productivity.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、直流電流センサーとしては、
シャント抵抗方式、マグアンプ方式、磁気マルチバイブ
レータ方式、ホール素子方式等を採用した構成が知られ
ている。しかし、これらの直流電流センサーは、構成が
複雑であるばかりでなく、本来的に被検出導線の1ター
ン貫通を要求される漏電ブレーカー等への採用は困難で
あり、微小電流を高感度で安定して測定することは不可
能であった。本願出願人は、以上のような問題点を解決
する直流電流センサーとして、構造が比較的簡単であ
り、特に、微小な電流の変化に対しても、優れた検出能
力を有する高感度の直流電流センサーを先に提案した
(特開平6−74978号)。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a DC current sensor,
A configuration employing a shunt resistance method, a mag amplifier method, a magnetic multivibrator method, a Hall element method, or the like is known. However, these DC current sensors are not only complicated in configuration, but also difficult to employ in earth leakage breakers, etc., which inherently require the detected conductor to pass through one turn. It was impossible to measure. The applicant of the present invention has a relatively simple structure as a DC current sensor that solves the above-described problems, and in particular, has a high sensitivity DC current having excellent detection capability even for minute current changes. A sensor was proposed earlier (Japanese Patent Laid-Open No. 6-74978).

【0003】例えば、図12に示すように、電気的に接
続されている一対の検出コイル3a,3bを矩形枠状の
軟質磁性材料からなる検出コア2の対向位置にある短辺
部にトロイダル状に巻回配置するとともに、該検出コア
2の内側に直流電流が流れる被検出導線1を貫通配置す
る構成からなっている。さらに、被検出導線1を流れる
直流電流Iに基づき発生する検出コア2内の磁束Φ0
スイッチングする手段として、検出コア2の対向位置に
ある長辺部に検出コア2の周方向に対して直角方向に接
続して4角筒状を構成する軟質磁性材料からなる一対の
励磁コア4a,4bを配置するとともに、検出コア2外
周の周方向に励磁コイル5を巻回配置している。
For example, as shown in FIG. 12, a pair of detection coils 3a and 3b which are electrically connected to each other are formed in a toroidal shape on a short side at a position facing a detection core 2 made of a soft magnetic material having a rectangular frame shape. And the detection target wire 1 through which a DC current flows is disposed inside the detection core 2. Further, as means for switching the magnetic flux Φ 0 in the detection core 2 generated based on the DC current I flowing through the detection target wire 1, a long side at a position opposed to the detection core 2 is provided in the circumferential direction of the detection core 2. A pair of excitation cores 4a and 4b made of a soft magnetic material and connected in a right angle direction to form a quadrangular cylindrical shape are arranged, and an excitation coil 5 is wound around the detection core 2 in the circumferential direction.

【0004】このような構成において、被検出導線1に
直流電流Iが流れると検出コア2内に磁束Φ0が発生す
るが、この時、励磁コイル5に所定の交流電流(周波数
0)を流すと励磁コア4a,4b部に図中α方向に交
番磁束が発生し、該交番磁束によって検出コア2と励磁
コア4a,4bとの直交部6が磁気的に飽和され、前記
検出コア2内の磁束Φ0がスイッチングされることとな
り、周波数が励磁周波数の2倍(2f0)の交番磁束に
変調される。この磁束Φ0の変化に伴い被検出導線1を
流れる直流電流Iに比例した周波数2f0の起電力(V
DET)が検出コイル3a,3bに検出され、結果として
被検出導線1を流れる直流電流Iの絶対値を知ることが
できる。
In such a configuration, when a DC current I flows through the conductor 1 to be detected, a magnetic flux Φ 0 is generated in the detection core 2. At this time, a predetermined AC current (frequency f 0 ) is applied to the exciting coil 5. When flowing, an alternating magnetic flux is generated in the exciting cores 4a and 4b in the α direction in the figure, and the alternating magnetic flux saturates the orthogonal portion 6 between the detecting core 2 and the exciting cores 4a and 4b. flux [Phi 0 becomes to be switched, the frequency is modulated alternating magnetic flux twice the excitation frequency (2f 0). Electromotive force of the magnetic flux Φ frequency 2f 0 in proportion to the DC current I flowing through the lead wire being detected 1 with changes in 0 (V
DET ) is detected by the detection coils 3a and 3b, and as a result, the absolute value of the DC current I flowing through the detected conductor 1 can be known.

【0005】図13の直流電流センサーは、コアの構成
を簡単にするとともに、S/N比の高い構成を目的とし
て提案したものであり、検出コイル3をトロイダル状に
巻回配置する環状の軟質磁性材料からなる検出コア2を
管状となし、該検出コア2の周方向に連通する中空部
に、励磁コイル5を巻回配置した構成なる(特開平7−
198754号)。
The DC current sensor shown in FIG. 13 has been proposed for the purpose of simplifying the structure of the core and having a high S / N ratio, and has an annular soft structure in which the detection coil 3 is wound in a toroidal shape. The detection core 2 made of a magnetic material is formed in a tubular shape, and the excitation coil 5 is wound and disposed in a hollow portion communicating with the detection core 2 in the circumferential direction.
198754).

【0006】このような構成において、被検出導線1に
直流電流Iが流れると検出コア2内に磁束Φ0が発生す
るが、この時、励磁コイル5に所定の励磁電流(交流電
流)を流すと検出コア2内に図中α方向の交番磁束が発
生し、該交番磁束によって検出コア2のほぼ全域が周期
的に磁気的飽和され、前記検出コア2内の磁束Φ0がス
イッチングされることとなる。この構成では、励磁コア
の役目を検出コア2が兼ねることになるが、基本的に図
12の直流電流センサーの作動原理と同様にして被検出
導線1を流れる直流電流Iの絶対値を知ることができ
る。
In such a configuration, when a DC current I flows through the detected conductor 1, a magnetic flux Φ 0 is generated in the detection core 2. At this time, a predetermined exciting current (AC current) flows through the exciting coil 5. And an alternating magnetic flux in the direction α in the drawing is generated in the detecting core 2, and the alternating magnetic flux periodically magnetically saturates substantially the entire area of the detecting core 2, and the magnetic flux Φ 0 in the detecting core 2 is switched. Becomes In this configuration, the detection core 2 also serves as the excitation core, but it is necessary to know the absolute value of the DC current I flowing through the detected wire 1 basically in the same manner as the operation principle of the DC current sensor of FIG. Can be.

【0007】以上に説明した構成からなる直流電流セン
サーは、被検出導線1を流れる直流電流Iに基づき発生
する検出コア内の磁束Φ0をスイッチングする手段が、
検出コア2の周方向の一部又は全部に交番磁束による磁
気的な飽和領域を形成して磁束Φ0を周期的に遮断する
構成であり、基本的作動原理が同様である。これらの本
願出願人が先に提案した直流電流センサーは、いずれも
構造が比較的簡単であり、特に、微小な電流の変化に対
しても、優れた検出能力を有する構成であることから、
直流電流センサーの用途を大幅に拡大することができ
た。
In the DC current sensor having the above-described structure, the means for switching the magnetic flux Φ 0 in the detection core generated based on the DC current I flowing through the conductive wire 1 to be detected includes:
The magnetic flux Φ 0 is periodically cut off by forming a magnetically saturated region by the alternating magnetic flux in a part or the whole of the detection core 2 in the circumferential direction, and the basic operation principle is the same. All of the DC current sensors proposed by the applicant of the present application have a relatively simple structure, and in particular, have a configuration that has excellent detection capability even for a small change in current.
The use of DC current sensors has been greatly expanded.

【0008】しかし、電気自動車におけるバッテリーの
充・放電量の管理用センサー等では、バッテリー充電時
の小電流から走行時の大電流までの非常に広い範囲を精
度良く測定し、時間積分後の積算誤差を極力抑えること
が要求される。上記に説明した直流電流センサーの構成
では、検出コアを構成する軟質磁性材料が本質的に有す
るB−H曲線の非線形性と磁気飽和のために、該コア材
料の透磁率は被検出導線を流れる直流電流Iに対して一
定ではなく、要求される広範囲での電流を高精度にて測
定することは困難であった。
However, a sensor for controlling the amount of charge / discharge of a battery in an electric vehicle accurately measures a very wide range from a small current at the time of charging the battery to a large current at the time of traveling, and integrates after time integration. It is required to minimize errors. In the configuration of the DC current sensor described above, the magnetic permeability of the core material flows through the wire to be detected due to the nonlinearity and magnetic saturation of the BH curve inherently included in the soft magnetic material constituting the detection core. The DC current I is not constant, and it is difficult to measure a required wide range of current with high accuracy.

【0009】本願出願人は、このような問題点を解決す
る構成として、従来から知られるホール素子を用いたゼ
ロフラックス制御型直流電流センサーが有する構成と本
願出願人が先に提案した上記の直流電流センサーの構成
とを効果的に組み合わせることを検討し、それぞれの直
流電流センサーが有する長所が有効に活用され、予想以
上の効果が得られることを確認した。
As a configuration for solving such a problem, the applicant of the present application has a configuration of a conventionally known zero-flux control type DC current sensor using a Hall element and the above-mentioned DC which the applicant has previously proposed. We examined how to effectively combine the configuration of the current sensors, and confirmed that the advantages of each DC current sensor could be used effectively and that more than expected effects could be obtained.

【0010】すなわち、従来から知られるホール素子を
用いたゼロフラックス制御型直流電流センサーは、図1
4に示すように、被検出導線11を流れる直流電流Iに
基づき発生する検出コア12内の磁束Φ0を打ち消す方
向の磁束Φfを発生し、ホール素子13の出力を実質的
に零とするフィードバックコイル14を、検出コア12
にトロイダル状に巻回配置し、該フィードバックコイル
14への印加電流を測定することによって被検出導線1
1に流れている直流電流Iを検出する構成からなるもの
である。
That is, a conventionally known zero flux control type DC current sensor using a Hall element is shown in FIG.
As shown in FIG. 4, a magnetic flux Φ f in a direction to cancel the magnetic flux Φ 0 in the detection core 12 generated based on the DC current I flowing through the detected conductor 11 is generated, and the output of the Hall element 13 is made substantially zero. The feedback coil 14 is connected to the detection core 12
The to-be-detected conductor 1 is wound in a toroidal shape, and a current applied to the feedback coil 14 is measured.
1 is configured to detect a direct current I flowing through the device 1.

【0011】この構成では、測定範囲及び測定精度がホ
ール素子13の特性によって決定され、比較的広範囲の
測定が可能となるが、実際にはホール素子13のホール
ノイズと温度特性のために、小電流の領域で要求される
精度が確保できなかった。
In this configuration, the measurement range and the measurement accuracy are determined by the characteristics of the Hall element 13, and a relatively wide range of measurement is possible. The required accuracy in the current range could not be secured.

【0012】しかし、本願出願人が先に提案した上記の
直流電流センサーでは高精度を維持した広範囲の測定は
不可能であっても、小電流の領域で非常に高感度の測定
が実現できることより、これらの構成を組み合わせて用
いることによって予想以上の効果が得られることを知見
した。
However, with the DC current sensor proposed by the applicant of the present invention, it is not possible to perform a wide range measurement while maintaining high accuracy, but it is possible to realize a very high sensitivity measurement in a small current region. It has been found that an unexpected effect can be obtained by using these configurations in combination.

【0013】図15に示す直流電流センサーは、フィー
ドバックコイル7を配置した以外、検出コア、励磁コ
ア、検出コイル、励磁コイルの配置構成は図12に示す
従来の構成と同様である。
In the DC current sensor shown in FIG. 15, the arrangement of the detection core, the excitation core, the detection coil, and the excitation coil is the same as the conventional configuration shown in FIG. 12, except that the feedback coil 7 is arranged.

【0014】このような構成において、被検出導線1に
直流電流Iが流れると検出コア2内に磁束Φ0が発生す
るが、この時、励磁コイル5に所定の交流電流(周波数
0)を流すと励磁コア4a,4b部に図中α方向に交
番磁束が発生し、該交番磁束によって検出コア2と励磁
コア4a,4bとの直交部6が磁気的に飽和され、前記
検出コア2内の磁束Φ0がスイッチングされることとな
り、周波数が励磁周波数の2倍(2f0)の交番磁束に
変調される。この磁束Φ0の変化に伴い被検出導線1を
流れる直流電流Iに比例した周波数2f0の起電力(V
DET)が検出コイル3a,3bに検出される。
In such a configuration, when a DC current I flows through the conductor 1 to be detected, a magnetic flux Φ 0 is generated in the detection core 2. At this time, a predetermined AC current (frequency f 0 ) is applied to the exciting coil 5. When flowing, an alternating magnetic flux is generated in the exciting cores 4a and 4b in the α direction in the figure, and the alternating magnetic flux saturates the orthogonal portion 6 between the detecting core 2 and the exciting cores 4a and 4b. flux [Phi 0 becomes to be switched, the frequency is modulated alternating magnetic flux twice the excitation frequency (2f 0). Electromotive force of the magnetic flux Φ frequency 2f 0 in proportion to the DC current I flowing through the lead wire being detected 1 with changes in 0 (V
DET ) is detected by the detection coils 3a and 3b.

【0015】この状態において、検出コイル3a,3b
に検出される起電力(VDET)が零になるまで、すなわ
ち、検出コア2内に発生する磁束Φ0が零になるまで該
磁束Φ0を打ち消す方向の磁束Φfを発生するようフィー
ドバックコイル7に所定の直流電流iを流し、その電流
値を測定することで、結果として被検出導線1を流れる
直流電流Iの絶対値を知ることができる(i=I/Nf
Nf:フィードバックコイル7の卷数)。
In this state, the detection coils 3a, 3b
The feedback coil generates a magnetic flux Φ f in a direction to cancel the magnetic flux Φ 0 until the electromotive force (V DET ) detected in the detection core 2 becomes zero, that is, until the magnetic flux Φ 0 generated in the detection core 2 becomes zero. 7, a predetermined DC current i is passed through and the current value is measured, so that the absolute value of the DC current I flowing through the detected conductor 1 can be obtained as a result (i = I / Nf).
Nf: number of turns of the feedback coil 7).

【0016】以上の構成からなる直流電流センサーで
は、検出コア2内に発生する磁束Φ0が実質的に零の状
態で測定を実施することから、検出コア2の磁気的特性
の最も安定した領域を用いることとなり、検出コア2と
して高透磁率で低保磁力の軟質磁性材料を選定すること
で、小電流から大電流までの広範囲において零点精度の
確保とともに、コア材料の磁気特性の温度変化に起因し
た直流電流センサーの温度特性をも大幅に改善すること
が可能となった。
In the DC current sensor having the above configuration, the measurement is performed in a state where the magnetic flux Φ 0 generated in the detection core 2 is substantially zero. By selecting a soft magnetic material having a high magnetic permeability and a low coercive force as the detection core 2, the zero point accuracy can be secured in a wide range from a small current to a large current, and the temperature change of the magnetic characteristics of the core material can be achieved. The temperature characteristics of the direct current sensor due to this can be greatly improved.

【0017】図13に示す従来構成の直流電流センサー
においても、管状検出コア2の外周にフィードバックコ
イルをトロイダル状に巻回配置することによって、上記
と同様な効果を得ることができる。
In the conventional DC current sensor shown in FIG. 13, the same effect as described above can be obtained by arranging the feedback coil in a toroidal shape around the outer periphery of the tubular detection core 2.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、先に本
願出願人が提案した直流電流センサーにフィードバック
コイルを効果的に配置することによって、高精度を維持
して小電流から大電流までの広範囲の直流電流の測定が
可能となるが、被検出導線1を流れる直流電流Iが大電
流の場合には、検出コア2内に発生する磁束Φ0を打ち
消す方向に発生する磁束Φfを増大させることが必要と
なり、必然的にフィードバックコイルの卷数が数千ター
ン以上となる。
As described above, by effectively arranging the feedback coil in the direct current sensor proposed by the applicant of the present invention, it is possible to maintain a high accuracy and maintain a high accuracy from a small current to a large current. Although a wide range of DC current can be measured, when the DC current I flowing through the detected wire 1 is a large current, the magnetic flux Φ f generated in the direction to cancel the magnetic flux Φ 0 generated in the detection core 2 is increased. The number of turns of the feedback coil is inevitably several thousand turns or more.

【0019】例えば、図15の構成においては、検出コ
ア2が矩形枠状となっていることから、フィードバック
コイルを機械的に巻回配置することは困難であり、量産
性の観点から検出コア2の改良が必要である。
For example, in the configuration of FIG. 15, since the detection core 2 has a rectangular frame shape, it is difficult to mechanically wind and arrange the feedback coil. Need to be improved.

【0020】また、図13の構成の直流電流センサーで
は、管状検出コア2が円環状となることからフィードバ
ックコイルを機械的に巻回配置することは容易ではある
が、管状であることから、励磁コイルにより発生するう
ず電流によりコア自身が発熱して検出コア2内に滞留し
やすく、検出コア2自体に温度変化を招き、たとえフィ
ードバックコイルの配置によって温度変化の影響を低減
できるとしても、コア自身の発熱により熱暴走し、キュ
リー点を越える可能性があることからは必ずしも好まし
い構成とは言い難い。
Further, in the DC current sensor having the configuration shown in FIG. 13, although the tubular detection core 2 has an annular shape, it is easy to mechanically wind and arrange the feedback coil. The core itself generates heat due to the eddy current generated by the coil and easily stays in the detection core 2, causing a temperature change in the detection core 2 itself. Even if the arrangement of the feedback coil can reduce the influence of the temperature change, the core itself can be reduced. This is not necessarily a preferable configuration because there is a possibility that thermal runaway occurs due to the heat generated by the heat generation and the Curie point may be exceeded.

【0021】この発明は、上記のような現状に鑑み提案
するもので、先に本願出願人が提案した構成からなる直
流電流センサーが有する本来的な長所を損なうことな
く、特に、電気自動車等におけるバッテリーの充・放電
量の管理用センサーとして有効であり、零点精度及び温
度特性に優れ、小電流から大電流までの広範囲の直流電
流の測定が可能であるとともに、簡単な構成で量産性に
優れた直流電流センサーの提案を目的とするものであ
る。
The present invention is proposed in view of the above situation, and does not impair the essential advantages of the DC current sensor having the configuration proposed by the applicant of the present invention. Effective as a battery charge / discharge control sensor, has excellent zero point accuracy and temperature characteristics, can measure a wide range of direct current from small current to large current, and has excellent mass productivity with a simple configuration. It is intended to propose a DC current sensor.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】発明者は、上記の目的を
達成するために種々の構成を検討した結果、検出コアの
形状と励磁コアの配置構成を工夫することにより、目的
を達成することが可能であることを知見した。すなわ
ち、フィードバックコイルを機械的に巻回配置可能とす
るためには、検出コア自体を円環状又は多角形環状とす
る必要があり、また検出コア外周部に配置する励磁コア
も高精度の測定を達成するためには全体的な電磁気的バ
ランスを考慮し、各励磁コアが電気的に絶縁されている
か、あるいはうず電流が流れ難いように電気抵抗を高く
することが好ましく、少なくとも4箇所以上で検出コア
軸方向中心に対して対称となる位置に検出コアの周方向
に対して直角方向に接続して環状を形成するように構成
することが必要であることを知見したのである。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have studied various configurations to achieve the above object, and as a result, have achieved the object by devising the shape of the detection core and the arrangement of the excitation core. Was found to be possible. That is, in order to enable the feedback coil to be mechanically wound and arranged, the detection core itself needs to be annular or polygonal annular, and the excitation core arranged on the outer periphery of the detection core also requires high-precision measurement. To achieve this, considering the overall electromagnetic balance, it is preferable that each excitation core is electrically insulated or that the electric resistance is high so that eddy current does not easily flow. It has been found that it is necessary to form a ring by connecting the detection core at a position symmetrical with respect to the center in the axial direction of the core in a direction perpendicular to the circumferential direction of the detection core.

【0023】なお、以上の検出コア及び励磁コアからな
る構成の直流電流センサーは、フィードバックコイルを
配置しない場合でも、特定の測定範囲において、先に本
願出願人の提案した直流電流センサーと同等以上の特性
を有し、さらに、検出コイルが機械的に巻回配置可能で
あることから、工業的価値が大であることが確認され
た。
Note that the DC current sensor having the above-described configuration including the detection core and the excitation core has the same or higher quality as the DC current sensor previously proposed by the present applicant in a specific measurement range even when the feedback coil is not provided. Since it has characteristics and the detection coil can be wound and arranged mechanically, it has been confirmed that it has great industrial value.

【0024】この発明は、以上の知見に基づくものであ
り、内側に直流電流が流れる被検出導線を貫通配置する
円環状又は多角形環状の軟質磁性材料からなる検出コア
と、該検出コア外周部の少なく4箇所以上で検出コア軸
方向中心に対して対称となる位置に検出コアの周方向に
対して直角方向に接続して環状を形成する軟質磁性材料
からなる励磁コアと、前記検出コアにトロイダル状に巻
回配置する検出コイルと、前記検出コアの外周部周方向
に巻回配置する励磁コイルとを有することを特徴とする
直流電流センサーである。
The present invention is based on the above findings, and includes a detection core made of an annular or polygonal annular soft magnetic material through which a detected wire through which a direct current flows flows, and an outer peripheral portion of the detection core. An exciting core made of a soft magnetic material that is connected to the detection core in the direction perpendicular to the circumferential direction at a position that is symmetrical with respect to the center of the detection core in at least four places, and that forms an annular shape; A DC current sensor comprising: a detection coil wound in a toroidal shape; and an excitation coil wound in a circumferential direction of an outer peripheral portion of the detection core.

【0025】さらに、小電流から大電流までの広範囲の
直流電流の測定が可能の構成として、内側に直流電流が
流れる被検出導線を貫通配置する円環状又は多角形環状
の軟質磁性材料からなる検出コアと、該検出コア外周部
の少なく4箇所以上で検出コア軸方向中心に対して対称
となる位置に検出コアの周方向に対して直角方向に接続
して環状を形成する軟質磁性材料からなる励磁コアと、
前記検出コアにトロイダル状に巻回配置する検出コイル
と、前記検出コアの外周部周方向に巻回配置する励磁コ
イルと、検出コアにトロイダル状に巻回配置し、前記被
検出導線を流れる直流電流に基づき発生する検出コア内
の磁束を打ち消す方向の磁束を発生し、検出コイルの出
力を実質的に零とするフィードバックコイルとを有する
ことを特徴とする直流電流センサーを提案するものであ
る。
[0025] Further, as a configuration capable of measuring a wide range of DC current from a small current to a large current, a detection made of a ring-shaped or polygonal ring-shaped soft magnetic material in which a wire to be detected through which a DC current flows is penetrated. The core is made of a soft magnetic material which is connected at a position symmetrical with respect to the axial center of the detection core at least at four or more locations on the outer periphery of the detection core in a direction perpendicular to the circumferential direction of the detection core to form an annular shape. An excitation core,
A detection coil that is wound around the detection core in a toroidal shape, an excitation coil that is wound around the detection core in the circumferential direction, and a DC that is wound around the detection core in a toroidal shape and flows through the detected wire. The present invention proposes a direct current sensor having a feedback coil that generates a magnetic flux in a direction to cancel a magnetic flux generated in a detection core based on an electric current and makes the output of the detection coil substantially zero.

【0026】より具体的な構成として、上記に説明した
検出コイルと励磁コイルとを巻回配置した検出コアと励
磁コアとからなるコア構成体を、周方向に連通する中空
部を形成する円環状絶縁ケース内に配置し、該円環状絶
縁ケース外周部にフィードバックコイルをトロイダル状
に巻回配置することを特徴とする直流電流センサー、あ
るいはかかる構成において、前記の検出コイルを円環状
絶縁ケース外周部に巻回配置する構成の直流電流センサ
ーを提案する。
As a more specific configuration, a core structure composed of a detection core and an excitation core, in which the above-described detection coil and excitation coil are wound and arranged, is formed into an annular shape forming a hollow portion communicating in the circumferential direction. A direct current sensor, wherein the detection coil is disposed in an insulating case and a feedback coil is wound around the outer periphery of the annular insulating case in a toroidal shape, or in such a configuration, the detection coil is arranged at the outer periphery of the annular insulating case. We propose a DC current sensor with a winding arrangement.

【0027】特に好ましい検出コアと励磁コアとの構成
として、検出コアが正8角形環状の軟質磁性材料からな
り、該検出コアの周方向の一辺おきの4辺の箇所に励磁
コアを形成したことを特徴とする直流電流センサーを提
案する。
As a particularly preferable configuration of the detection core and the excitation core, the detection core is made of a regular octagonal ring-shaped soft magnetic material, and the excitation core is formed at every four sides in the circumferential direction of the detection core. We propose a DC current sensor characterized by the following.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】この発明の直流電流センサーにお
いて、検出コア及び励磁コアが環状とは、電磁気的に閉
回路を形成する構成のことをいい、検出コアはフィード
バックコイルを機械的に巻回配置可能とするためには円
環状又は多角形環状とする必要があるが、特に、励磁コ
アの形状は実施例の形状(4角筒状)に限定されるもの
ではない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the DC current sensor of the present invention, that the detection core and the excitation core are ring-shaped means that a closed circuit is electromagnetically formed, and the detection core is formed by mechanically winding a feedback coil. In order to enable the arrangement, it is necessary to form an annular or polygonal ring. However, the shape of the excitation core is not particularly limited to the shape of the embodiment (square tube).

【0029】検出コア及び励磁コアを構成する軟質磁性
材料は、直流電流センサーに要求される検出感度に応じ
た磁気特性や、加工性等を考慮して選定することが必要
であり、パーマロイ、ケイ素鋼鈑、アモルファス、電磁
軟鉄、ソフトフェライト等の公知の軟質磁性材料の使用
が可能であるが、磁気特性と加工性の両方の観点からも
パーマロイが最も好ましい。
The soft magnetic material constituting the detection core and the excitation core needs to be selected in consideration of the magnetic properties and the workability according to the detection sensitivity required for the DC current sensor. Known soft magnetic materials such as steel plate, amorphous, electromagnetic soft iron, and soft ferrite can be used, but permalloy is most preferable in terms of both magnetic properties and workability.

【0030】この発明の直流電流センサーの量産に際し
ては、フィードバックコイルの電気的な絶縁を確保する
とともに、機械的な巻回配置を容易にするために、検出
コイルと励磁コイルとを巻回配置した検出コアと励磁コ
アとからなるコア構成体を、周方向に連通する中空部を
形成する円環状絶縁ケース内に配置し、該円環状絶縁ケ
ース外周部にフィードバックコイルをトロイダル状に巻
回配置する構成を採用することが望ましい。
In mass-producing the DC current sensor of the present invention, the detection coil and the exciting coil are wound and arranged in order to secure electrical insulation of the feedback coil and facilitate mechanical winding arrangement. A core structure composed of a detection core and an excitation core is arranged in an annular insulating case forming a hollow portion communicating in the circumferential direction, and a feedback coil is wound around the annular insulating case in a toroidal shape. It is desirable to adopt a configuration.

【0031】このような観点から、電磁気的に良好なバ
ランスを維持し、かつ、円環状絶縁ケース内への効率的
な配置を検討した結果、励磁コアは、検出コア外周部の
少なく4箇所以上で検出コア軸方向中心に対して対称と
なる位置に配置することが必要であり、必要に応じて6
箇所、8箇所等適宜選択して配置することも可能であ
る。しかし、必要以上に配置することは、実質的に図1
3の構成との差異がなくなり、目的とする効果が得られ
ないことから、図示の程度が好ましい。
From this point of view, as a result of studying an electromagnetically favorable balance and efficient placement in the annular insulating case, the excitation core was found to be at least four or more at the outer periphery of the detection core. It is necessary to arrange at a position symmetrical with respect to the center of the detection core in the axial direction.
It is also possible to appropriately select and arrange the number of places, eight places, and the like. However, disposing more than necessary is substantially equivalent to FIG.
The degree shown in the drawing is preferable because there is no difference from the configuration of No. 3 and the desired effect cannot be obtained.

【0032】この発明の直流電流センサーを構成する検
出コア及び励磁コアの一実施例を、図4〜8に示す。い
ずれも、図中2は検出コアを、4は励磁コアを、8は円
環状絶縁ケースを示す。なお、検出コイルと励磁コイル
およびフィードバックコイルは、これらの図においては
図示しない。
FIGS. 4 to 8 show one embodiment of the detection core and the excitation core constituting the DC current sensor of the present invention. In each case, 2 indicates a detection core, 4 indicates an excitation core, and 8 indicates an annular insulating case. The detection coil, the excitation coil, and the feedback coil are not shown in these drawings.

【0033】図4は、検出コア2を円環状としたもの
で、検出コア2外周部の4箇所で検出コア2軸方向中心
に対して対称となる位置に検出コア2の周方向に対して
直角方向に接続して環状を形成する軟質磁性材料からな
る励磁コア4を配置している。励磁コア4は、必要に応
じて検出コア2軸方向中心に対して対称となる位置であ
れば、6箇所、8箇所等適宜選択して配置することも可
能であることは、上記の説明の通りである。
FIG. 4 shows the detection core 2 formed in an annular shape. The detection core 2 is located at four positions on the outer periphery of the detection core 2 symmetrically with respect to the center in the axial direction of the detection core 2 with respect to the circumferential direction of the detection core 2. An excitation core 4 made of a soft magnetic material that is connected in a right angle direction to form an annular shape is arranged. As described above, the excitation core 4 can be appropriately selected and disposed at six positions, eight positions, or the like as long as the position is symmetrical with respect to the center of the detection core 2 in the axial direction as necessary. It is on the street.

【0034】図5〜図7は、検出コア2をそれぞれ正方
形、正6角形、正8角形とし、各々の周方向の一辺毎に
励磁コア4を配置した構成である。
FIGS. 5 to 7 show a configuration in which the detection cores 2 are square, regular hexagonal, and regular octagonal, respectively, and the excitation cores 4 are arranged on each side in the circumferential direction.

【0035】図8は、検出コア2を正8角形環状の軟質
磁性材料とした点においては図7と同様であるが、該検
出コアの周方向の一辺おきの4辺の箇所に励磁コアを形
成した構成からなり、この発明の効果を最も効果的に実
現できる構成である。
FIG. 8 is the same as FIG. 7 in that the detection core 2 is made of a regular octagonal ring-shaped soft magnetic material, but excitation cores are provided at every four sides in the circumferential direction of the detection core. This is a configuration that can achieve the effects of the present invention most effectively.

【0036】以上の図5〜図8では、検出コアを正多角
形とした構成にて説明したが、励磁コアが、検出コア外
周部の少なく4箇所以上で検出コア軸方向中心に対して
対称となる位置に配置することが可能な構成であれば、
正多角形に限定されるものではない。
In FIGS. 5 to 8 described above, the configuration in which the detection core is a regular polygon is described. However, the excitation core is symmetrical with respect to the center of the detection core in the axial direction at least at four or more locations on the outer periphery of the detection core. If it is a configuration that can be arranged at the position where
It is not limited to regular polygons.

【0037】さらに、この発明の直流電流センサーの詳
細を図8に示すコア構成を例として説明する。図8に示
すコア構成を採用すると、図3の斜視図に示すように、
正8角形環状の軟質磁性材料からなる検出コア2の周方
向の一辺おきの4辺の箇所に4角筒状の励磁コア4を形
成し、さらに、検出コア2の外周部周方向に励磁コイル
5を巻回配置するとともに、検出コア2にトロイダル状
に検出コイル3を巻回配置することとなる。
Further, details of the DC current sensor of the present invention will be described by taking the core configuration shown in FIG. 8 as an example. When the core configuration shown in FIG. 8 is adopted, as shown in the perspective view of FIG.
A quadrangular cylindrical excitation core 4 is formed at every other four sides of the detection core 2 made of a soft magnetic material having a regular octagonal annular shape in the circumferential direction. 5 and the detection coil 3 is wound around the detection core 2 in a toroidal shape.

【0038】図においては、検出コイル3が実質的に4
箇所の励磁コア4の内の1箇所の外周にのみ配置した構
成を示しているが、4箇所の励磁コア4の各々外周に巻
回配置してもよく、また、励磁コア4が形成されていな
い検出コア2の4辺の箇所に巻回配置してもよい。さら
に、検出コイル3は、円環状絶縁ケース8外周に巻回す
る構成も同等の作用効果を有し、この場合、該円環状絶
縁ケース外周の対称位置に配置されることが望ましい。
In the figure, the detection coil 3 is substantially 4
Although the configuration is shown in which only one of the four exciting cores 4 is arranged on the outer periphery, the winding core may be wound around the outer periphery of each of the four exciting cores 4 and the exciting core 4 is formed. The detection core 2 may be wound around the four sides. Further, the configuration in which the detection coil 3 is wound around the outer periphery of the annular insulating case 8 has the same function and effect. In this case, it is desirable that the detection coil 3 is arranged at a symmetrical position around the outer periphery of the annular insulating case.

【0039】この検出コイルと励磁コイルとを巻回配置
した検出コアと励磁コアとからなるコア構成体を、周方
向に連通する中空部を形成する円環状絶縁ケース内に配
置し、該円環状絶縁ケース外周にフィードバックコイル
をトロイダル状に巻回配置すると、図1及び図2の構成
となる。図1は、上記コア構成体との関係を明確にする
ために、円環状絶縁ケース8及びフィードバックコイル
7を2点鎖線にて示す。また、図2は縦断面図であり、
図8のA−A断面に相当する。
A core structure composed of the detection core and the excitation core in which the detection coil and the excitation coil are wound and arranged is disposed in an annular insulating case forming a hollow portion communicating in the circumferential direction. When the feedback coil is disposed in a toroidal shape around the outer periphery of the insulating case, the configuration shown in FIGS. 1 and 2 is obtained. FIG. 1 shows the annular insulating case 8 and the feedback coil 7 by two-dot chain lines in order to clarify the relationship with the above-mentioned core structure. FIG. 2 is a longitudinal sectional view,
This corresponds to the AA cross section in FIG.

【0040】図1において、フィードバックコイル7は
円環状絶縁ケース8外周の一部に巻回した構成にて示し
ているが、実際には、先に説明したように数千ターンに
もなるので円環状絶縁ケース8外周の全域にわたって多
層に巻回される。
In FIG. 1, the feedback coil 7 is shown to be wound around a part of the outer periphery of the annular insulating case 8. However, in practice, as described above, the feedback coil 7 has several thousand turns. It is wound in multiple layers over the entire outer periphery of the annular insulating case 8.

【0041】このような構成において、被検出導線1に
直流電流Iが流れると検出コア2内に磁束Φ0が発生す
るが、この時、励磁コイル5に所定の交流電流(周波数
0)を流すと励磁コア4部に図中α方向に交番磁束が
発生し、該交番磁束によって検出コア2と励磁コア4と
の直交部6が磁気的に飽和され、前記検出コア2内の磁
束Φ0がスイッチングされることとなり、周波数が励磁
周波数の2倍(2f0)の交番磁束に変調される。この
磁束Φ0の変化に伴い被検出導線1を流れる直流電流I
に比例した周波数2f0の起電力(VDET)が検出コイル
3に検出される。
In such a configuration, when a DC current I flows through the conductor 1 to be detected, a magnetic flux Φ 0 is generated in the detection core 2. At this time, a predetermined AC current (frequency f 0 ) is applied to the exciting coil 5. flow and the alternating magnetic flux generated in the drawing α direction exciting core 4 parts, orthogonal part 6 of the detecting core 2 and the exciting core 4 by the alternating magnetic flux is magnetically saturated, the magnetic flux [Phi 0 of said detecting core 2 Is switched, and the frequency is modulated into an alternating magnetic flux twice (2f 0 ) the excitation frequency. The DC current I flowing through the detected wire 1 with the change of the magnetic flux Φ 0
The detection coil 3 detects an electromotive force (V DET ) having a frequency 2f 0 that is proportional to.

【0042】この状態において、検出コイル3に検出さ
れる起電力(VDET)が零になるまで、すなわち、検出
コア2内に発生する磁束Φ0が零になるまで該磁束Φ0
打ち消す方向の磁束Φfを発生するようフィードバック
コイル7に所定の直流電流iを流し、その電流値を測定
することで、結果として被検出導線1を流れる直流電流
Iの絶対値を知ることができる(i=I/Nf Nf:
フィードバックコイル7の卷数)。このように、作動原
理は、図15に示す直流電流センサーと同様である。
In this state, the direction of canceling the magnetic flux Φ 0 until the electromotive force (V DET ) detected by the detection coil 3 becomes zero, that is, until the magnetic flux Φ 0 generated in the detection core 2 becomes zero. the flow of the magnetic flux Φ predetermined DC current to the feedback coil 7 to generate a f i, by measuring the current value, it is possible to know the absolute value of the DC current I flowing through the lead wire being detected 1 as a result (i = I / Nf Nf:
The number of turns of the feedback coil 7). Thus, the operation principle is the same as that of the DC current sensor shown in FIG.

【0043】特に、この構成においては、励磁コアが、
検出コア外周部の4箇所で検出コア軸方向中心に対して
対称となる位置に配置されることから電磁気的のバラン
スがよく、地磁気等の外部からのノイズに対しても強
く、安定性にすぐれる等の効果を有するとともに、互い
に隣合う励磁コアが個々に独立して配置されるため、各
々コイ励磁コアのうず電流による影響が軽減され、コア
自体の温度変化による測定値への影響が少なく、広範囲
の電流測定においても安定した温度特性を有する。
In particular, in this configuration, the excitation core is
Since it is arranged at four positions on the outer periphery of the detection core and symmetrical with respect to the center of the detection core in the axial direction, electromagnetic balance is good, strong against external noise such as terrestrial magnetism, and stable. And the excitation cores adjacent to each other are arranged independently of each other, so that the influence of the eddy current of each of the coil excitation cores is reduced, and the influence of the temperature change of the core itself on the measured value is reduced. It has stable temperature characteristics even in a wide range of current measurement.

【0044】さらに、従来のホール素子を用いたゼロフ
ラックス制御型直流電流センサーでは、ホール素子を配
置する部分が検出コアとしては磁気的なギャップとな
り、コアの磁気抵抗が高く、被測定電流により検出コア
内に発生する磁束が少なくなっていた。この発明の直流
電流センサーでは、検出コア2が完全な閉磁路となり、
コアの磁気抵抗が低く、被測定電流により検出コア内に
発生する磁束が多く、変換効率が高い等の効果を有する
ことが確認できた。
Further, in the conventional zero-flux control type DC current sensor using the Hall element, the portion where the Hall element is disposed becomes a magnetic gap as a detection core, the magnetic resistance of the core is high, and it is detected by the current to be measured. The magnetic flux generated in the core was reduced. In the DC current sensor of the present invention, the detection core 2 is a completely closed magnetic circuit,
It was confirmed that the magnetic resistance of the core was low, the magnetic flux generated in the detection core by the current to be measured was large, and the conversion efficiency was high.

【0045】また、地磁気等の外部からのノイズに対し
ても強く、安定性等の観点からも、有効な構成であるこ
とが確認できた。この発明の直流電流センサーの構成及
び作動原理を図8のコア構成の場合にて説明したが、図
4〜図7のいずれのコア構成においても、図8のコア構
成と同様な効果を得ることができる。
Further, it was confirmed that the structure was strong against external noise such as terrestrial magnetism and was effective from the viewpoint of stability and the like. Although the configuration and operation principle of the DC current sensor of the present invention have been described with reference to the case of the core configuration of FIG. 8, the same effects as those of the core configuration of FIG. 8 can be obtained in any of the core configurations of FIGS. Can be.

【0046】[0046]

【実施例】この発明の効果を確認するために、図1に示
す直流電流センサーを作成した。すなわち、厚さ0.3
5mmのパーマロイC(78%Ni−5%Mo−4%C
u−balFe)板から、帯状の検出コア2構成部分
と、該検出コア2構成部分の長手方向に対して直角方向
に接続する励磁コア4構成部分を所定間隔毎に有するコ
ア構成部材をプレス打ち抜きし、折曲げ加工の後、さら
に、所定箇所をスポット溶接にて固定し、図3に示すよ
うな検出コア2が正8角形環状で、該検出コア2の周方
向の一辺おきの4辺の箇所に4角筒状の励磁コア4を形
成した。
EXAMPLE In order to confirm the effect of the present invention, a DC current sensor shown in FIG. 1 was prepared. That is, thickness 0.3
5 mm Permalloy C (78% Ni-5% Mo-4% C
Press-punching a core component having a belt-shaped detection core 2 component and an excitation core 4 component connected at right angles to the longitudinal direction of the detection core 2 component at predetermined intervals from a u-balFe) plate. After the bending process, a predetermined portion is further fixed by spot welding, and the detection core 2 as shown in FIG. A quadrangular cylindrical excitation core 4 was formed at the location.

【0047】検出コア2の一辺の長さL=14mm、検
出コア2及び励磁コア4の高さH=6mm、励磁コア4
の幅W=2mmであった。これらに所定の熱処理を施し
て検出コア2及び励磁コア4を完成した。さらに、検出
コア2の外周に電気的な絶縁を確保して励磁コイル5
を、4箇所の励磁コア4の各々外周に検出コイル3を巻
回配置した。励磁コイル5は外径0.18mmのホルマ
ル線を30ターン巻回した。
The length L of one side of the detection core 2 is 14 mm; the height H of the detection core 2 and the excitation core 4 is 6 mm;
Was W = 2 mm. These were subjected to a predetermined heat treatment to complete the detection core 2 and the excitation core 4. Further, electrical insulation is secured on the outer periphery of the detection core 2 so that the excitation coil 5
The detection coil 3 is wound around the outer periphery of each of the four excitation cores 4. The excitation coil 5 was formed by winding a formal wire having an outer diameter of 0.18 mm for 30 turns.

【0048】これらの検出コイル3と励磁コイル5とを
巻回配置した検出コア2と励磁コア4とからなるコア構
成体を、外径45mm、内径30mm、高さ8mmで周
方向に連通する中空部を形成する円環状絶縁ケース8内
に配置し、該円環状絶縁ケース8外周の全域にフィード
バックコイル7をトロイダル状に巻回配置し、検出コイ
ル3は外径0.3mmのエナメル線を100ターン、ト
ロイダル状に巻回配置した。フィードバックコイル9は
外径0.3mmのホルマル線を4000ターン巻回した
構成からなる。
A hollow body having an outer diameter of 45 mm, an inner diameter of 30 mm, a height of 8 mm, and a circumferentially communicating core structure composed of the detection core 2 and the excitation core 4 in which the detection coil 3 and the excitation coil 5 are wound and arranged. The feedback coil 7 is disposed in a toroidal shape around the entire periphery of the annular insulating case 8, and the detection coil 3 is formed of an enameled wire having an outer diameter of 0.3 mm. The turns were wound and arranged in a toroidal shape. The feedback coil 9 has a configuration in which a formal wire having an outer diameter of 0.3 mm is wound 4000 turns.

【0049】検出コア2内(円環状絶縁ケース8内)に
外径16mmのビニル被覆からなる被検出導線1を貫通
配置し、先にコアに巻回配置した検出コイル3、励磁コ
イル5とともにフィードバックコイル7を所定の電子回
路を接続して、図1に示す本発明の直流電流センサーを
完成した。なお、励磁コイル5に印加する励磁電流はf
=4kHz、100mArmsの交流電流とした。
A detection conductor 1 made of vinyl coating and having an outer diameter of 16 mm is penetrated in the detection core 2 (in the annular insulating case 8), and is fed back together with the detection coil 3 and the excitation coil 5 previously wound around the core. The DC current sensor of the present invention shown in FIG. 1 was completed by connecting the coil 7 to a predetermined electronic circuit. Note that the exciting current applied to the exciting coil 5 is f
= 4 kHz, AC current of 100 mArms.

【0050】ここで、被検出導線1に±400Aの範囲
で直流電流を流した場合の、この発明の直流電流センサ
ーにおける入・出力特性を図9及び図10に示す。図9
より広範囲でリニアの特性が得られ、また、図10より
従来のホール素子を用いたゼロフラックス制御型直流電
流センサーで問題となっている小電流領域(図10にお
いては±4Aの範囲)でもヒステリシスがほとんど無い
高精度の測定が可能であることが確認できた。
FIGS. 9 and 10 show input / output characteristics of the DC current sensor of the present invention when a DC current is applied to the detection target wire 1 in a range of ± 400 A. FIG.
A linear characteristic can be obtained in a wider range, and the hysteresis is obtained even in a small current region (a range of ± 4 A in FIG. 10) which is a problem in the conventional zero-flux control type DC current sensor using the Hall element as shown in FIG. It was confirmed that high-precision measurement with almost no occurrence was possible.

【0051】図11は、被検出導線1に所定電流(0.
2A,0.6A,1A)を流した時の、この発明の直流
電流センサーにおける温度特性(−40℃〜+100℃
の範囲)を示すが、図より明らかなようにほとんどフラ
ットで温度変化に関係なく安定した測定が可能であるこ
とが確認できた。
FIG. 11 shows that a predetermined current (0.
2A, 0.6A, 1A) in the DC current sensor according to the present invention when the temperature is flowing (−40 ° C. to + 100 ° C.).
As is clear from the figure, it was confirmed that the measurement was almost flat and stable measurement was possible regardless of the temperature change.

【0052】なお、小電流領域の測定においては、フィ
ードバックコイル7を用いることなく、図12の従来構
成からなる直流電流センサーと同様な作動原理に基づく
測定を実施した場合、図10に示す特性とほぼ同等以上
の測定が可能であることが確認できた。すなわち、この
発明のコア構成(例えば、図3の構成)においては、小
電流領域の測定にフィードバックコイル7を用いること
なく、本願出願人が先に提案した直流電流センサーと同
等以上の高感度の測定が実現できることが併せて確認さ
れたのである。
In the measurement in the small current region, when the measurement based on the operation principle similar to that of the DC current sensor having the conventional configuration shown in FIG. 12 is performed without using the feedback coil 7, the characteristics shown in FIG. It was confirmed that almost the same or more measurement was possible. That is, in the core configuration of the present invention (for example, the configuration shown in FIG. 3), a high-sensitivity equivalent to or higher than the DC current sensor previously proposed by the applicant of the present application is used without using the feedback coil 7 for measuring the small current region. It was also confirmed that the measurement could be realized.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上に示すように、この発明の直流電流
センサーにおいては、従来から知られるホール素子を用
いたゼロフラックス制御型直流電流センサーと本願出願
人が先に提案した直流電流センサーとを効果的に組み合
わせるとともに、検出コア及び励磁コアの形状や配置構
成を工夫することで、それぞれの直流電流センサーの有
する長所が有効に活用され、しかも、量産性に優れた簡
単な構成であるにもかかわらず、小電流から大電流まで
の広範囲の直流電流を高精度にて測定することが可能と
なった。
As described above, in the DC current sensor of the present invention, a zero flux control type DC current sensor using a conventionally known Hall element and the DC current sensor previously proposed by the present applicant are used. By combining them effectively and devising the shapes and arrangements of the detection core and the excitation core, the advantages of each DC current sensor can be used effectively, and the simple configuration is excellent in mass productivity. Regardless, it has become possible to measure a wide range of direct current from a small current to a large current with high accuracy.

【0054】特に、従来から知られるホール素子を用い
たゼロフラックス制御型直流電流センサーの欠点であ
る、小電流の領域での精度、温度特性等を解決するとと
もに、本願出願人が先に提案した直流電流センサーが本
質的に有する検出コアを構成する軟質磁性材料のB−H
曲線の非線形性や透磁率による誤差要因等を解決し、目
的とする特性を実現する直流電流センサーの提供を可能
とした。
In particular, while solving the drawbacks of the conventionally known zero-flux control type DC current sensor using a Hall element, such as accuracy and temperature characteristics in a small current region, the applicant of the present invention has proposed the above. BH of a soft magnetic material constituting a detection core inherent in a DC current sensor
By solving the non-linearity of the curve and error factors due to the magnetic permeability, etc., it has become possible to provide a DC current sensor that achieves the desired characteristics.

【0055】以上に示すような特徴を有することから、
この発明の直流電流センサーは、特に、電気自動車等に
おけるバッテリーの充・放電量の管理用センサーとして
有効である。
Because of the features described above,
The direct current sensor of the present invention is particularly effective as a sensor for managing the charge / discharge amount of a battery in an electric vehicle or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の直流電流センサーの構成を示す斜視
説明図である。
FIG. 1 is an explanatory perspective view showing a configuration of a DC current sensor of the present invention.

【図2】図1の縦断面説明図であり、図8のA−A断面
に相当する。
2 is an explanatory longitudinal sectional view of FIG. 1 and corresponds to an AA section of FIG. 8;

【図3】この発明の直流電流センサーのコア構成体を示
す斜視説明図である。
FIG. 3 is a perspective explanatory view showing a core structure of the DC current sensor of the present invention.

【図4】この発明の直流電流センサーの横断上面説明図
である。
FIG. 4 is a cross-sectional top view of the DC current sensor of the present invention.

【図5】この発明の直流電流センサーの横断上面説明図
である。
FIG. 5 is an explanatory cross-sectional top view of the DC current sensor of the present invention.

【図6】この発明の直流電流センサーの横断上面説明図
である。
FIG. 6 is an explanatory cross-sectional top view of the DC current sensor of the present invention.

【図7】この発明の直流電流センサーの横断上面説明図
である。
FIG. 7 is an explanatory cross-sectional top view of the DC current sensor of the present invention.

【図8】この発明の直流電流センサーの横断上面説明図
である。
FIG. 8 is an explanatory cross-sectional top view of the DC current sensor of the present invention.

【図9】被測定電流と出力電流との関係を示すグラフで
ある。
FIG. 9 is a graph showing a relationship between a measured current and an output current.

【図10】被測定電流と出力電流との関係を示すグラフ
である。
FIG. 10 is a graph showing a relationship between a measured current and an output current.

【図11】測定温度と出力電流との関係を示すグラフで
ある。
FIG. 11 is a graph showing a relationship between a measured temperature and an output current.

【図12】従来の直流電流センサーの構成を示す斜視説
明図である。
FIG. 12 is a perspective explanatory view showing the configuration of a conventional DC current sensor.

【図13】従来の直流電流センサーの構成を示す斜視説
明図である。
FIG. 13 is an explanatory perspective view showing a configuration of a conventional DC current sensor.

【図14】従来のホール素子を用いたゼロフラックス制
御型直流電流センサーの作動原理を示す斜視説明図であ
る。
FIG. 14 is a perspective explanatory view showing the operation principle of a conventional zero-flux control type DC current sensor using a Hall element.

【図15】従来の直流電流センサーの構成を示す斜視説
明図である。
FIG. 15 is a perspective explanatory view showing the configuration of a conventional DC current sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 被検出導線 2 検出コア 3,3a,3b 検出コイル 4,4a,4b 励磁コア 5 励磁コイル 6 直交部 7 フィードバックコイル 8 円環状絶縁ケース DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS 1 detection target wire 2 detection core 3, 3a, 3b detection coil 4, 4a, 4b excitation core 5 excitation coil 6 orthogonal section 7 feedback coil 8 annular insulating case

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内側に直流電流が流れる被検出導線を貫
通配置する円環状又は多角形環状の軟質磁性材料からな
る検出コアと、該検出コア外周部の少なく4箇所以上で
検出コア軸方向中心に対して対称となる位置に検出コア
の周方向に対して直角方向に接続して環状を形成する軟
質磁性材料からなる励磁コアと、前記検出コアにトロイ
ダル状に巻回配置する検出コイルと、前記検出コアの外
周部周方向に巻回配置する励磁コイルとを有することを
特徴とする直流電流センサー。
1. A detection core made of a ring-shaped or polygonal ring soft magnetic material through which a detection target wire through which a direct current flows flows, and a detection core axial center at least at four or more outer peripheral portions of the detection core. An excitation core made of a soft magnetic material connected in a direction perpendicular to the circumferential direction of the detection core at a position symmetrical with respect to the detection core, and a detection coil wound and arranged in a toroidal shape on the detection core, A direct current sensor comprising: an exciting coil wound around an outer peripheral portion of the detection core.
【請求項2】 内側に直流電流が流れる被検出導線を貫
通配置する円環状又は多角形環状の軟質磁性材料からな
る検出コアと、該検出コア外周部の少なく4箇所以上で
検出コア軸方向中心に対して対称となる位置に検出コア
の周方向に対して直角方向に接続して環状を形成する軟
質磁性材料からなる励磁コアと、前記検出コアにトロイ
ダル状に巻回配置する検出コイルと、前記検出コアの外
周部周方向に巻回配置する励磁コイルと、検出コアにト
ロイダル状に巻回配置し、前記被検出導線を流れる直流
電流に基づき発生する検出コア内の磁束を打ち消す方向
の磁束を発生し、検出コイルの出力を実質的に零とする
フィードバックコイルとを有することを特徴とする直流
電流センサー。
2. A detection core made of an annular or polygonal annular soft magnetic material through which a detected wire through which a DC current flows flows, and a detection core axial center at least at four or more outer peripheral portions of the detection core. An excitation core made of a soft magnetic material connected in a direction perpendicular to the circumferential direction of the detection core at a position symmetrical with respect to the detection core, and a detection coil wound and arranged in a toroidal shape on the detection core, An exciting coil wound around the outer periphery of the detection core and a magnetic flux wound around the detection core in a toroidal shape and canceling a magnetic flux in the detection core generated based on a DC current flowing through the detected wire; And a feedback coil for causing the output of the detection coil to be substantially zero.
【請求項3】 検出コアが正8角形環状の軟質磁性材料
からなり、該検出コアの周方向の一辺おきの4辺の箇所
に励磁コアを形成したことを特徴とする請求項1または
請求項2記載の直流電流センサー。
3. The detection core according to claim 1, wherein the detection core is made of a soft magnetic material having a regular octagonal ring shape, and the excitation core is formed at every four sides in the circumferential direction of the detection core. 2. The direct current sensor according to 2.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6573688B2 (en) 2001-06-15 2003-06-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Battery power source device
CN106771477A (en) * 2016-11-28 2017-05-31 国网福建省电力有限公司 The highly sensitive high voltage direct current cable leakage current detection sensor of New Large Caliber

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