JPS59212777A - 電気的消費機器を機能的に制御する電流測定センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気的消費機器を機能的に制御する電流測定セ
ンサ、特に電気的消費機器の導線を囲む、２つの接続部
を持つ巻線が巻かれた、薄い絶縁扁平バンドでできた、
透磁率が非常に高（、保磁力とヒステリシス損とが小さ
い合金のリングコアを合わセられている、特に自動車に
おける、電気的／ｌ−］費機器を機能的に開側ｊする電
流測定センサに関づ−る。

一般的な電流測定センサは公知である（ドイツ公開公報
第２３　１４　８００号）。これは、両端にプラクと平
ブこいソケットとがある短いリード線をセンサのり／ク
コ了に通し、リンクコアとその上に設けた巻線とをそれ
らだけに到達（アクセス）できろように絶縁桐材で鋳合
わせて構成する。

哨τイ磯祭回路を監視するために消費機器に通じるリー
ド、腺を分割して短いリ−１・線を持つ電流測定センサ
ンその間に挾む。

この電流測定センサは電流の６（１１足のために消費１
玩滞の４腺を分割する必要のない他の公知の分割コア電
流変成器に比較して小さい寸法、小さい損失、大きな作
用温１訝鞄囲、および高い感度と１〜ぐれているが　一
方ではプラグオ６よび平らなソケットの接続部７持つ必
要なり一ド緋のために製造費か高く、他方ては／ｌＩ費
吸器の導線の分割が必要であるという欠点がある。さら
に用いたシラクイｄ点のため（Ｃ装置の１ｇ穣性カ低い
。

さも（・・こ、自［ｌｌｌ１屯の電気装置、特に点火装
置内部のｌ＋ｌｌＩ定値を得るための副ボ値発生器は公
知である（ドイツ特許第１９　３６　１７１号）１．こ
れは巻線で囲まれたリングコアを待ち、外部の影響から
保ａ１−るために測定値発生器を囲むプラスチックケー
スを設けである。ここでは６＋１］定値発生器は電気装
置の組み立ての除に検出子べき電気装置の構成要素の一
部またはリ−１・線上に設け、電気装置の内部に永久的
に固定する。

本発明の目的は、一般的な電流側だセンサを一方ではよ
り安い製造費で経済的な使用と一連の産業的ネ１」用と
を可能とし、他方ではそれヲ機能的に信頼性ケもってＩ
’ｉｉＪ単に消費機器の導線上へ設置することを可能と
するように構成１−ろことである。

この目的は本発明によれば特許請求の範囲第１項の特徴
部分に記載の構成によって達成される。

リンクコアを両端において開いたリングとするとともに
コ・ぐルｌ−を大量に含む磁気ひずみのない無定形（ア
モルファス）の合金で構成し、合線とリンクコアとを弾
性絶縁材料で駒合わセることによりこれは柔軟で弾性を
持ち、その磁気特性を妨害することな（、また残留変形
を起こすことなく拡大することができ、クリップのよう
に導線乞つかむことができる。正規合金、および一般的
電流測定センサに用いたミュー金属合金も拡大したとき
一方ではその磁気ひずみのためにその高い透磁率が失な
われ、その結果センサもその小さい損失およびＩＹ−５
い感度とい５　％性が失なわれ、他方これらの台金には
変形が残る。さらに、理論的には感度は巻線の寸法と巻
数とともに増大するが、本発明によって構成されたリン
クコアによってセンサＧ上寸法かきわめて小さくなると
ともに高い感度がイ）Ｊ　ら　Ｊし　イ〉３゜ 製造費をさらに小さくし、大量生産の、ｌイ済性乞高め
ろために、特許請求の範囲第２項によって無定形合金も
巻線もたとえばいわゆる厚膜技術によって金属１換とし
２て扁平バンド上に施１−ことができる４、 したがって′電流？１用犀センサはランプ、タロープラ
ク、加熱用導体、モーフ、その他のような通常の電気的
消費１幾器の制ａｌｌに対しては理想的に用い１′）Ｊ
シろが、電子的消費機器に対しては、本原理は反作用が
あり、消貞機器の与緋に小さい・々ルスが現れるので、
使用に匍」限がある。

この場合検出できる周波数範囲は直流から約１ｏ　ｏ　
ＩＧｌ　　までである。

次に図示の実施例によって本発明を詳述する。

第１ａ図に示したリンクコア１は、透磁率が高く、保磁
力とヒステリシス損とが小さい、コノくルトケ大量に含
む、磁気ひずみのない無定形（アモルファス）合金で単
一層の薄い絶縁扁平バンドとして構成したものである。

リングコア１は６Ｒ束が＋＋ｆ実に閉じるようにバンド
２の両端２１．２１１を重ね合わせる開いたリングとし
て構成しである。第１１）図に承り−ように、長さの方
向（円周方向）Ｋ対して横方向にバンド２の長さにわた
って２つの接続部３°、３１１を持つ巻線３が巻いてあ
り、さらに第１ｃ図に示すように全ユニットは弾性絶縁
材料４で鋳込まれているが、リングコアが電気的消費機
器の導体５をつかむことができるように両端２１．２１
１は単に重なっているだけで拡大することができるよう
になっている。巻線の両接続部３１．３　Ｉ＋　　はリ
ード線６に接続されている。リード線は電子機器まで延
びる長さ数メートルの２本のより線でよい。。

第１ａ図では扁平バンド２自身は無定形合金でつ（もれ
て（・ろが、この合金はｆだ金属ｊ摸、たとえば蒸庸ま
たはス・ζツタされた無定形金属膜としてバント゛面上
に施−３−ことができる。同じく巻線は印刷回路技術で
周知のようにして扁平バンドに施１−ことができる。

第２〜５図は実際的な回路の応用の可ｈ’Ｑ性と本発明
の電流ｄ相定センサ７の実施例とを示す。電流測定セン
サ７は、第１ｃ図に示すように、消費機器の機能的制御
卸のためにその導線５を囲む。

第２図において″電流測定センサ７は抵抗８と直列に接
続され、低い周波数の電流、たとえば直流の６１１１定
のためにはセンサによる電流消費および悪センザ７に囲
まれた消費・Ｉｌ器の４線５に電流が流Ｊしろと、外部
の補助磁界が発生して尚早にリングコアの飽和が起こる
。そのためにセンサ／抵抗の組み合わせに電圧Ｕ　　ｏ
）振１］の非対称が発生する。

この非対称は消費機器の刊定丁べき電流の大きさの度合
いとして用いられる。たとえばランプのフィラメントの
切断によって消費域器の碑ｍに電流が流れないと、電圧
５の振巾は対称になる。したがって非対称はゼロになっ
てその後段に接続された電子回路によって「故障」と表
示される。

ｃｌＢ／ｄｔ（Ｂは銹導）の高い価は第２図ののこぎり
波発倣器９では起こりにくいきわめて高い周波数におい
てだけ起こるので、センサのコイルが同じ大きさのとき
感度を上げるためには第３図の回路を用いる。第３図に
おいては’？Ｍ、　Ｍｆ、　ｉ則定センサ７はコンデン
サ１０と接地抵抗８との間に直列に接続され、発振器１
１かも方形波′ＦＭ　ＬＪ＝ケ印加されて飽和に制御さ
れろ。ここではセンサ７はそのインタフタンス（Ｌ）と
抵抗（１（、）Ｂとが直列に接０ｔされていて積分素子
として１動くので、方形波発振器１１の各切り戻えフラ
ンク（立上り、立下り）の後ではセンサの電流はまず時
定数Ｌ　／＝１（、でゆっくりと上昇し、インダクタン
スＬおよびしたがって時定数Ｌ／几はセンサのリングコ
アの瞬間的磁化に依イ１．Ｊ−る。電流計］定センサ７
で囲まれた消費機器の導線５に電流が流れると、外部の
補助磁界が発生１−るりで、センサのリングコアは尚早
に飽和し、センサ７のインダクタンスＬは消滅する。こ
れはセンサの電流の飛躍的上昇として表わされ、コンデ
ンサ１０の微分イ′１用により電流パルスが発生丁ル。

この電断、・表°ルスはこれに比例した抵抗８における
電圧降下で１１４１１定して電圧（ＪＡの低ｄ］の非Ｘ
ｉ称を引き起こ丁。この非対称は消費機器の１ｆ１１１
］定−づ−ベき゛電流の大きさの複合いとして用いられ
ろ。

第１１図は電流測定センサ７が磁気的に７１ｉｌＪ　Ｍ
さｈるインダクタンスとして発瀝回路１２内に組み込ま
れた回路装置ｄを示す。ここでは電流測定センサ７に囲
まれた消費づ幾器の導線５に゛電流が流れると、外部補
助磁界が発生し、インダクタンスとしたがってし張発振
器１２０周波紋とが変る。１〜だかつ−（周彼奴は磁束
によって消費機器Ｋ　ｉ？＋ｃれる′電流に直接依存す
るので、周波数変化を測定すべき消費機器の電びＬの大
きさのＩＬ合いとして用いることができる、。／ユミン
トトリガ、微分菓子、および低域フィルタ（たとえばｉ
、Ｌ　Ｌ＝７５Ω、■も２＝１にΩ、Ｒ３二　　ｌ　　
　ｋ　　　Ω　、　　ＣＩ　　＝　　３　　０　　０　
　１）　　　Ｊ、’　　、　　　Ｃ２−１μ　Ｆ１シュ
ミットトリカニ７４　　’ＬＳ　　１４）Ｙ持つ発振回
路１２の適当な後置評価回路１３Ｖｌよって回路の出力
において周波数変化を直接周波数信号ｆＡとしてまたは
周波数変化に類似の電圧信号ＬＩＡ　　としてｄ１１１
定することができる。

電流測定センサの寸法の例はたとえば次のとおりである
： リングコア：八４ｅ１ｇｌａｓ　２７０５へ１またはＶ
　ｉ　ｔ　夏−ｏｖａｃ　　　６　０　２　５Ｘ　製、
寸法：長さ１０　ｍｒｎで約３　ｍｍΦの円に曲げる、 ［１］２關、 厚さ０．　Ｏ２５ｎｕａで単一層、 巻線：約２００回巻き、銅線０．１　ｍｍので単一層。

第２〜４図の実施例においては消費＋ｌｋ器の電流の大
きさを測定することかできるが、第５図の回路は電流が
流れているかどうかを確認するだけであイ〕１．第５図
の回路においては電流測定セッサ７にはパルス元倣器１
４かも短い持続時間の電流パルスか供給され、飽和より
少し下で作！Ｉｌする電流イ１１１１定センサは出カイ
に号Ｓをしきい値として発生する３、このしきい値はリ
ングコアの拐料の飽和誘導υこよって決定される。電７
１１ｊ　１ｌｌｌｌ定センサ７で囲まれた／ｉ」費機器
の導線５に屯冗が流れると、導線５はリンクコアを工泡
相させ、したがってセッサのインタフタンスケ消滅させ
ろ補助（送界を発生１−ろ。それによって、たとえば強
く１敷分されろ出力１に号が変り、この変化は／＋’ｉ
費機器の導線中の″山、流の標識と７４−る３、この原
理、丁なわち特にしきい値および／Ｓ／レスによるイン
ダクタンス６川定にリンクコア拐利のヒステリ／スルー
プな用いることは！１ｑに自動１１ξにおけるランプ４
６よびグロープラグの市ＩＩ　Ｍｌｌに興味があり、ホ
ール起電器の利用に比較して、導線が２本だけでよいこ
と、作用温匿範囲７２００　’Ｃ以上にできろこと、お
よび高い感度が得られろこと（したがって０５７ンペ了
以上の電流を容易に測定できろ）という利点がある。’
＋ｕｄ　ｉ卸のためにたとえば持続時間１〜１ｏｌｌｓ
、繰返し数１ヘルツのパルス？用いることができる。こ
の原理の他の利点は、左のおのが異なる消費＋３５．器
のｓｍを囲む複数のセンサの直列または並列接続により
論理結合が可能なことである。第６図の直列接続は、そ
の全インダクタンスを所定のしきい値より低くするため
に電流はすべての電流回路を流れなければならないので
、論理ＮＡＮＯ）結合を与える。第７図の並列接続は、
消費機器回路の１つを電流が流れるだけで並列接続の全
インダクタンスがきわめて小さくなるので、論理Ｎ（月
も　結合を与える。この／ｉｌの論（１４ｊ結合により
、刺加的な′電子構成安累ばかりでなく導線も節約する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１・１〜ＩＣ図は電流測定セッサの斜視図である。 第２図は′戚冗測定センサの第２回路装置直の図である
。 第３図は′電流測定セッサの第２回路装置の図である。 ；′ＰＪ、図は電流６１１ｊ定センサの第３回路装置の
図である。 第５図は電流測定センサの第４回路装置の図である。２ 第６および７図は複数の電流測定センサの論理結合の図
である１、 １・・　　リンクコア、　　　２・　・扁平バンド、２
１．２　ｎ　、、、−−，１７＋’ｌ・ＩＬバンドの端
部、４　　弾性絶縁拐イー１、　５・・消費機器導線、
６　　リートｉＭ、　　７・　・・′電流測定セッサ、
８　・　・抵抗、　　９．１１．１２．１４・・−・・
　発振回路出願人代理人 弁理士　小　沢　慶之輔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆｉｌ　　電気的消費機器の導ｉ尿を囲む、２つの接続
   部を持つ巻線が巻かれた、薄い絶縁扁平バンドでできた
   、Ｊｆｉ磁率が非′吊に高（、保磁力とヒステ　　３す
   ／ス損とが小さい合金のリングコアな備え、巻載は扁゛
   Ｖ−バントの長さの方向に対して横方向に巻かれ、合、
   ４とリングコアとは杷縁利利で鋳合わ−ぜ１っれている
   、稍に自動軍における、′亀気的消費機ｄケ機能的に制
   御する電流測定センサであって、リングコア（１）は単
   一層で、その１山」ｙ＃１ｉ（２’、２１１）は開いた
   リングとして４４ノ戊され、リングコア（１）は大量に
   コ・ぐルｌ−を含む磁気ひずみのない無定形の合金でつ
   （もれ、絶縁月料（４）は弾性をもつことを特徴とする
   電流測定センサ。 （２）無矩形８尤および（または）巻線は扁平ノくンド
   （２）上の金属フィルムとして施されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の電流測定センサ。 （３）　　リングコア（１）は両端（２１，２１１）が
   重なったリングとして構成さコしていることを特徴とす
   る特許請求の１４）囲第１項記載の電流１１１１ｊ定セ
   ンサ。