KR0135219B1

KR0135219B1 - 직류 전류 센서

Info

Publication number: KR0135219B1
Application number: KR1019940026057A
Authority: KR
Inventors: 마코토 가와카미; 시게루 야마구치
Original assignee: 오카모토 유지; 스미토모 도쿠슈 긴조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 1993-10-12
Filing date: 1994-10-12
Publication date: 1998-05-15
Also published as: DE69434496D1; EP0647853B1; JPH07110343A; JP3286431B2; US5523677A; TW350916B; EP0647853A2; CN1052303C; DE69434496T2; EP0647853A3; CA2133863A1; CA2133863C; KR950012078A; CN1109974A

Abstract

본 발명의 목적은 비교적 간단한 구성으로 DC 누전 차단기 등과 같이 미소한 전류 변화에도 양호한 검출 기능을 갖고, 특히, 리드와이어에 용이하게 장착할 수 있는 다용도성 DC 전류 센서를 제공하는 것이다. 검출되는 리드와이어(1)는 스트립 형태의 검출 코어(2)를 통해 배치되고, 검출 코어(2)는 U 형 검출 코어 부재(2b), I 형 검출 코어 부재(21a,21b) 및 여자 코어(4)의 대향 단부(52a,52b,52c,53d)가 일체화되어 구성되며, 여자 코어(4)는 4개의 장방형의 원통 코어 부재(4a,4b,4c,4d)로 구성되고, 장방형의 원통형 코어 부재는 검출 코어 부재(21a,21b)에 의해 대향 배치되어, 리드와이어(1)를 통해 흐르는 DC 전류에 의해 검출 코어(2)에 생성된 자속 ψ 에 대해 여자 코어 부재(4a,4b,4c,4d)의 결합부(51a,51b,51c,51d) 둘레에 감긴 여자 코일(5a,5b)의 주파수 fo 의 AC 전류에 생성된 자속을 이용하여 부의 위상의 여자를 발생함으로써 검출 코어 부재의 원주 방향에 거의 수직으로 접속된 여자 코일의 코어 교차부를 형성하는 대향 단부(52a,52b,52c,52d)에 의해 자기갭을 주기적으로 형성하여 자속 ψ₀을 2fo 만큼 변조시켜 검출되는 리드와이어(1)를 통해 흐르는 DC 전류에 비례하는 기전력을 여자 코어(4)둘레에 감긴 검출 코일(3)로 부터 검출한다.

Description

직류 전류 센서

제 1 도는 본 발명의 DC 전류 센서의 일 실시예의 외형을 보여주는 사시·설명도.

제 2 도는 제 1 도에 도시된 DC 전류 센서의 선 a-a 에 따른 단면도.

제 3 도는 제 1 도에 도시된 DC 전류 센서의 선 b-b 에 따른 단면도.

제 4 도는 본 발명의 DC 전류 센서의 다른 실시예의 외형을 보여주는 사시·설명도.

제 5 도는 제 4 도에 도시된 DC 전류 센서의 선 a-a 에 따른 단면도.

제 6 도는 제 4 도에 도시된 DC 전류 센서의 선 b-b 에 따른 단면도.

제 7 도는 제 4 도의 DC 전류 센서 구조에서 여자 전류, 검출 코어 통과자속, 그리고 검출 코일의 기전력과의 관계를 나타내는 그래프.

제 8 도는 제 1 및 제 4 도에 도시된 DC 전류 센서를 이용할시의 모드를 나타내는 개략도.

제 9 도는 검출되는 리드와이어(1)를 통해 흐르는 DC 전류(미소 영역)와 제 1 도에 도시된 DC 전류 센서와의 관계를 나타내는 선형그래프.

제 10 도는 클램프 미터(clamp meter)와 같은 제 1 도에 도시된 DC 전류 센서를 이용할 경우의 모드를 나타내는 사시·설명도.

제 11 도는 본 발명의 DC 전류 센서의 발명전에 발명된 DC 전류 센서를 나타내는 사시·설명도.

제 12 도는 제 10 도에 도시된 DC 전류 센서에 공급되는 주파수들간의 관계를 나타내는 그래프로서, 제 12(A) 도는 주파수와 여자 전류간의 관계를 보여주고, 제 12(B) 도는 주파수와 검출 코어 통과 자속간의 관계를 보여주고, 그리고 제 12(C) 도는 주파수와 검출 코일의 기전력간의 관계를 보여주는 그래프.

제 13 도는 제 10 도에 도시된 DC 전류 센서에 공급되는 주파수들간의 관계를 나타내는 그래프로서, 제 13(A) 도는 주파수와 여자 전류간의 관계를 보여주고, 제 13(B) 도는 주파수와 검출 코어 통과 자속간의 관계를 보여주고, 그리고 제 13(C) 도는 주파수와 검출 코일의 기전력간의 관계를 보여주는 그래프.

제 14 도는 본 발명의 DC 전류 센서의 발명전에 발명된 DC 전류 센서를 나타내는 사시·설명도.

제 15 도는 본 발명의 DC 전류 센서의 발명전에 발명된 DC 전류 센서를 나타내는 사시·설명도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 리드와이어2 : 검출 코어

2a : 검출 코어 부재21a,21b : I 형 검출 코어 부재

2b : U 형 검출 코어 부재4 : 여자 코어

4a,4b,4c,4d : 여자 코어 부재5a,5b : 여자 코일

본 발명은 직류 누전 차단기(DC leakage breaker)등에서 사용하는 직류(DC)전류 센서에 관한 것으로, 특히 구성이 비교적 간단하고 미소한 전류 변화의 검출 능력이 양호하며 검출되는 와이어 리드에 쉽게 장착할 수 있어 안정된 검출을 실현할 수 있는 다용도 직류(DC) 전류 센서에 관한 것이다.

최근 인버터를 포함한 전기 장치, 전기 자동차 등과 같이 직류 전류를 사용하는 장치가 증가추세에 있지만, 필요한 제어를 위해 각종 장치에 내장된 직류 모터의 부하를 검출하는 센서 및 직류 누전 차단기등에서 사용하는 DC 전류 센서에 대한 요구가 증가하고 있다.

교류(AC) 누전 차단기 등에서 전류 센서가 사용됨에 따라 전류 변환기를 사용하는 장치들이 널리 알려져 있다.

그러나, 이와같은 구성은 직류를 사용하는 전술한 장치들의 누전 차단기에서 사용할 수 없기 때문에 종래부터 알려져 있는 분로 저항 방법, 자기 증폭기 방법, 자기 다조파 발진기 방법(일본국 특허 공개 소 47-16644, 소 53-31176, 소 59-46859호), 홀장치방법등의 이용을 연구중에 있다.

분로 저항 방법은 검출되는 와이어리드에 직렬로 배치된 분로 저항의 양단부에서 발생하는 전위차를 검출하는 방법이다.

자기 증폭기 방법 및 하기 다조파 발진기 방법에 있어서는 검출 코어를 환상으로 권회하여 구성된 연질 자성재의 코어를 사용하는데, 이때 검출되는 와이어리드는 DC 전류 통전에 의한 포화 자속 밀도(Bs)내에서 연질 자성재 코어의 DC 자기 편향을 유도하기 위하여 코어를 통해 연장되며, 그에따라 코어에 감겨져서 미리 정방향 및 부방향으로 포화상태에 도달하는 코어에 AC 전류를 인가함으로써 교류 자속이 발생할때 불균형이 발생하여 검출 코어에 의한 변화를 검출한다. 자기 증폭기 방법은 코어에 미리 자속 변화를 주기 위하여 코어상에 여자 코어를 권회하고 소정값을 갖는 AC 전류를 인가하도록 구성되고 자기 다조파 발진기 방법은 검출 코어에 접속된 회로내의 반도체등의 동작에 의해 자기 발진이 일어나도록 구성되며, 발진 파형의 충격 계수는 발진을 위해 검출될 전류에 응답하여 변화된다.

홀 장치 방법은 검출되는 와이어리드가 연질 자성재 코어 주변에 직접 환상으로 감겨지는데 그 위에 홀 장치를 배치하기 위한 갭부분이 부분적으로 형성되고, 검출되는 와이어리드를 통하여 흐르는 DC 전류의 변화에 응답하는 코어의 자속 변화가 홀 장치에 의해 직접 검출되도록 구성된다.

그러나, 전술한 방법으로 구성된 DC 전류 센서는 다음과 같은 이유 때문에 DC 누전 차단기 등의 미소 전류 변화에 응답하기 곤란하며, 현재로서는 민감한 DC 전류 센서로서 실용화되지 못하고 있다.

즉, 분로 저항 방법에서는 검출되는 와이어리드를 포함하는 회로에서 분로 저항 자신이 전기 저항으로서 배치되기 때문에 회로내에서의 전기 손실이 증가하고 전기 효율이 저하한다.

또한, 전기 저항의 양단에서 발생된 전위차 검출을 위한 검출 회로가 검출되는 와이어리드에 직접 접속되므로, 검출 회로 및 검출되는 와이어리드는 전기적으로 절연되기 어렵다. 예를들자면 검출 회로 및 마이크로 컴퓨터 제어 회로등의 피인가 회로는 직접 접속될 수 없기 때문에 그 다양성이 빈약하다.

이와같은 단점외에도 누전 차단기에서 분로 저항 방법을 채용하기 위하여는 2개의 분로 저항이 배치되어야 하는데 각각의 분로 저항의 특성을 일정하게 하는 것이 사실상 곤란하고 따라서 전위차의 정밀한 측정이 실현될 수 없다. 그외에, 각각의 분로 저항에 접속된 검출 회로로 측정한 전위차를 비교함으로써 작은 누전을 검출하기 위하여, 각 검출 회로를 매우 복잡한 전기 회로를 통하여 접속할 필요가 있고, 따라서 실용성이 높은 DC 전류 센서로서 제공하는 것이 곤란하다.

자기 증폭기 방법 및 자기 다조파 발진기 방법에 있어서 검출 회로 및 검출되는 와이어리드는 전술한 바와같이 전기적으로 절연될 수 있기 때문에 연질자성재 코어는 검출되는 와이어리드를 통해 흐르는 DC 전류에 의해 자기적으로 편향되어 실질적으로 포화 자속 밀도(Bs) 근처까지 포화되어야 한다. 코어로서 퍼말로이(permalloy)와 같은 공지의 연질 자성재를 사용하고 예컨대 검출되는 와이어리드에 흐르는 전류가 대략 수십 mA 일때 검출되는 와이어리드는 연질 자성재 코어 주변에 수십 내지 수백회 이상 권회되어야 하고 따라서 검출되는 와이어리드의 완전한 1 회 권회만을 요구하는 누전 차단기 등의 DC 전류 센서로서 사용되기는 원초적으로 곤란하였다.

또한, 홀장치 방법에 있어서는 검출 능력이 필연적으로 홀장치의 특성에 의해 결정되기 대문에 현재까지 알려져 있는 홀장치를 사용하고 예컨대 검출되는 와이어리드를 통해 흐르는 전류가 대략 수십 mA 일대 검출되는 와이어리드는 연질 자성재 코어 주변에 대략 수백 내지 수천회 이상 권회되어야 하며, 따라서 자기 증폭기 방법 및 자기 다조파 발진기 방법과 마찬가지로 검출되는 와이어리드의 완전한 1 회 권회만을 요구하는 누전 차단기 등의 DC전류 센서로서 사용되기는 곤란하였다.

본 발명은 제 1 목적은 비교적 간단한 구성으로 DC 누전 차단기 등에 대해, 특히 미소한 전류 변화에 대해 양호한 검출 기능을 구비하여 상술된 문제점들을 해결할 수 있는 민감한 DC 전류 센서를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 2 목적은 검출되는 리드와이어에 매우 용이하게 장착될 수 있는 다용도 DC 전류 센서를 제공하는 것이다.

본 발명자들은 검출되는 리드와이어가 환상의 연질 자성재로 구성된 검출 코어를 통해 연장되고, 검출 코어는 토로이탈 형태로 상기 연질 자성재에 의해 감기며, 리드와이어를 통해 DC 전류를 인가하면, DC 전류 방향에 대해 시계 반대방향의 자계가 발생되어, 자속 ψ₀이 검출 코어내에 생성되고, 검출되는 리드와이어를 통해 흐르는 전류는 DC 전류이기 때문에 자속 ψ₀은 일정하고 기전력은 검출 코일에 생성되지 않는다는 사실을 고려하여, 자기 본체에 의해 개폐되어 검출 코어의 일부에 자기갭을 형성하여 자기 스위치를 구성하고 자기 스위치의 스위칭에 따라 자속 ψ₀를 변경(온-오프)시킴으로써 검출 코일에 기전력을 생성하게 하는 연구를 시도해 오고 있다.

또한, 상기 언급된 구성을 보다 현실에 맞게 구성하기 위해 다방면의 연구를 한 결과, 본 발명자들은 기계적인 자기 스위치 대신 검출되는 리드와이어를 통해 흘러 거의 자기 스위치와 유사한 동작을 실현하는 DC 전류에 의해 검출 코어의 원주 방향으로 발생되는 자속에 대해 거의 수직 방향으로 발생된 자속인 검출 코어에서 자기갭을 주기적으로 부분적 형성하는 배치 수단에 의해 상기 목적이 실현될 수 있다는 것을 확인했다.

특정 구성으로서, 검출 코어의 원주 방향에 수직으로 접속된 연질 자성재로 구성된 여자 코일을 본체내의 검출 코어의 일부상에 환상 형태로 배치하고, 여자 코일은 토로이달 형태로 여자 코어상에 감겨지며, 또한, DC 전류를 여자 코일에 인가하여 검출 코일과 여자 코일의 교차부를 주기적으로 자기적 포화함으로서 검출 코어의 원주 방향에 대해 수직 방향으로 여자 코어가 여기되어 자기적으로 포화된 교차부가 실질적으로 자기갭으로 형성되는 구성을 취할 수 있다. 즉, 검출 코어의 자기적으로 포화된 교차부의 상대 투자율 μ이 영구히 1에 접근한다는 사실에 의해, 자기적으로 포화된 부분은 자기갭과 동일한 기능을 하고, 검출 코어의 자속 ψ₀은 일정 주기로 감소하며 기전력은 자속이 변화함에 따라 검출 코어에 생성될 수 있다.

본 발명자들은 DC 전류 센서를 리드와이어에 용이하게 장착하고, 특히 검출코어가 이 검출 코어를 통해 검출되는 리드와이어를 배치할시에 원주 방향의 적어도 일부에서 분할되는 방식으로, 복수의 검출 코어 부재를 이용하여 그 검출 코어 부재중 한 부재상에 여자 코어, 여자 코일 및 검출 코일을 효과적으로 배치하여 본 발명의 목적을 달성하도록 상기 언급된 기본 구성을 갖는 DC 전류 센서에 대해 다양한 개선점을 이룩해 왔다. 즉, 본 발명의 DC 전류 센서는 환상의 연질 자성재로 구성된 검출 코어를 포함하고, 이 검출 코어를 통해 검출되는 리드와이어가 배치되어 그 리드와이어에 DC 전류가 흘러 접촉없이 검출이 이루어지며, 검출 코어는 복수의 검출 코어 부재로 구성되는데, 검출 코어 부재는 검출되는 리드와이어가 이 검출 코어를 통해 배치될시에 검출 코어 부재의 한 부재상의 외주면 방향의 적어도 일부에서 분할될 수 있고, 검출 코어 부재의 원주 방향에 수직으로 접속된 코어 교차부를 제공함으로써 환상을 이루는 연질 자성재로 구성되고 검출 코어 부재를 통해 대향하여 배치되어 검출되는 리드와이어를 통해 흐르는 DC 전류에 의해 생성된 자속에 의해 검출 코어 부재의 일부를 자기적으로 포화시켜 원주 방향의 자속에 의해 자로를 주기적으로 차단하는 적어도 한쌍의 여자 코어와, 이 여자 코어 둘레에 감기는 여자 코일을 포함하며, 각각의 여자 코일은 부의 위상의 여기를 일으키도록 접속되거나 90°의 상대 위상차를 갖는 여기 전류가 인가될 수 있도록 접속되며, 검출 코일은 본체내에서 토로이달 형태로 여자 코어 둘레에 감긴다.

본 발명의 DC 전류 센서는 복수의 검출 코어 부재로 구성되는 검출 코어를 포함하고, 검출 코어 부재는 검출되는 리드와이어가 검출 코어를 통해 배치될시에 원주 방향의 적어도 일부에서 분할될 수 있으며 여기서, 여자 코어, 여자 코일 및 검출 코일이 검출 코어 부재의 한 부재와 함께 효과적으로 일체 성형됨으로써 다른 검출 코어 부재들간에 상호 접속이 불필요하게 되고, 이로써 검출되는 리드와이어에 DC 전류 센서가 쉽게 장착될 수 있으며 장착시에 와이어의 절단 가능성이 크게 감소되어 DC 전류 센서의 신뢰할만한 장착이 실현될 수 있다.

본 발명의 Dc 전류 센서가 상기 실시예에서 DC 누전 차단기등에 사용될때 미소 전류 변화에 대해 양호한 검출 기능을 갖기 때문에 검출되는 단지 하나의 리드와이어만을 검출 코어를 통해 연장함으로써 요구되는 민감한 검출을 달성할 수 있고 따라서, 그 구성이 비교적 간단하여 DC 전류 센서를 소형화할 수 있다.

또한, 검출되는 리드와이어를 통해 흐르는 DC 전류의 절대값 뿐만 아니라 DC 전류의 방향도 검출될 수 있어 기술분야에서 보다 효과적으로 사용될 수 있고, 여기서는 DC 전류의 방향에 기인하여 DC 모터를 사용하는 작동기의 제어와 같은 정회전 μ 역회전 또는 순방향 μ 역방향과 같은 제어가 필요하다.

이하, 본 발명의 DC 전류 센서의 동작을 도면을 참고로 설명한다.

앞서 설명한 바와같이, 본 발명의 DC 전류 센서에 따르면 검출 코어는 복수의 검출 코어 부재로 구성되어 검출되는 리드 외이어를 검출 코어를 통과하도록 배치할시 검출 코어의 원주 방향의 한 부분에서 분할되도록 한 점에 특징이 있지만, 그 기본 동작 원리는 검출 코어가 분할되는지의 여부에 관계없이 사실상 동일하다. 또한, 본 발명에 대한 좀더 명료한 설명 목적상 먼저 분할되지 않은 검출 코일의 구조를 기초로 기본 동작 원리를 설명한다.

제 11 도는 본 발명의 DC 전류 센서의 기본 동작 원리를 설명하기 위한 사시·설명도이다. 제 12 및 13 도는 여자 전류, 검출 코어 통과 자속 및 이와같은 구조의 검출 코일에서 발생되는 기전력 간의 관계를 나타낸다.

제 11 도에서, 부호(1)은 환상의 연질 자성재로 구성되는 검출 코어(2)를 통과하도록 배치된 검출되는 리드 와이어를 나타낸다. 부호(3)은 상기 검출 코어(2)의 소정의 위치에 토로이달 형태(toroidal shape)로 감겨지고 검출되는 리드 와이어(1)와 절연되는 소정의 검출 회로(도시않됨)에 접속되는 검출 코일을 나타낸다.

부호(4)는 환상의 연질 자성재로 구성되고 여자 코일(5)의 소정의 위치에 토로이달 형태로 감겨져 있는 여자 코어를 나타낸다. 여자 코어(4)는 검출 코어(2)에 원주 방향의 일부에서 수직으로 접속되고, 후술되는 바와같이 동작하여 도면의 빗금친 부분, 즉, 검출 코어(2)와 여자 코어(4)의 코어 교차부(6)에서 자기 포화부를 형성한다.

도면에서, 부호(43)는 검출 코어(2)를 구성하는 연질 자성재의 자기 특성(보자력)의 효과에 의해 발생되는 것으로 추정되는 출력 특성 히스테리시스를 감소시키기 위해 검출되는 리드와이어(1)와 동일 방향으로 배치되는 변조 코일을 나타낸다.

제 11 도에 도시된 구조에서, DC 전류(I)가 리드와이어(1)를 통해 흐를 경우 검출 코어(2)에 반시계 방향의 자계가 발생함으로서 자속(ψ₀)이 생성된다.

이때, 소정의 AC 전류가 여자 코일(5)에 공급되어 여자 코어(4)에서 주기적으로 방향이 변하는 자속을 생성하여 여자 코어(4)를 주기적으로 자기적으로 포화시킬 경우, 상대 투자율(μ)이 거의 1로 하강하고, 검출 코어(2)의 코어 교차부(6)(빗금친 부분)는 소위 자기갭을 형성하고, 그리고 검출 코어(2)의 자속(ψ₀)은 ψ₁으로 감소된다.

여자 코어(4)가 리드와이어(1)를 통해 흐르는 DC 전류가 제 12 도에 도시된 바와같이 정(+)의 방향(도면에서 상부쪽)에 있는 경우와 리드와이어(1)를 통해 흐르는 DC 전류가 제 13 도에 도시된 바와같이 부(+)의 방향(도면에서 하부쪽)에 있는 경우에 여자 코일(5)에 공급되는 주파수 f₀의 AC 전류의 피크값 근처에서 포화되는 경우, 이 여자 코어(4)는 하나의 여자 전류 주기에서 2 번 포화되게 된다.

제 12 도에 도시된 바와같이 리드와이어(1)를 통해 흐르는 DC 전류(I)의 방향이 정(+)의 방향인 경우에 포화에 의해 리드와이어를 통해 흐르는 DC 전류(I)에 의해 검출 코어(2)에 생성되는 자속(ψ₀)은 제 12(B) 도에 도시된 바와같이 2f₀의 주파수에서 ψ₁으로 감소된다. 즉, 2f₀에서 변조가 일어난다. 따라서, 주파수(2f₀)의 전압(V_DET)은 자속이 변화함으로서 제 12(C) 도에 도시된 바와같이 검출 코일(3)에서 생성된다.

또한, 리드와이어(1)를 통해 흐르는 DC 전류(I)가 제 13 도에 도시한 바와같이 부(-)의 방향인 경우에 그 동작은 DC 전류(I)의 정(+)의방향의 경우와 거의 동일하지만, DC 전류(I)의 방향이 역이라는 사실로 인해 검출 코어(2)에서 생성되는 자속의 방향 또한 역으로 되고, 검출 코어(3)에서 생성되는 주파수( 2f₀)의 전압(V_DET)의 위상차도 180°로 된다.

그러나, 리드와이어(1)를 통해 흐르는 DC 전류(I)의 방향에 무관하게, 어떤 경우든 자속(ψ₀) 대 DC 전류(I)와 전압(V_DET)대 자속(ψ₀)의 관계로 부터의 전압(V_DET)대 DC 전류(I), 즉 리드와이어(1)를 통해 흐르는 DC 전류(I)에 비례하는 기전력은 검출 코일(3)에 의해 검출될 수 있고, 리드와이어(1)를 통해 흐르는 DC 전류(I)의 절대값은 알 수 있게 된다.

더욱이, 검출 코어(2)와 여자 코어(4)가 수직으로 접속되고, 근본적으로 여자 코어(4)의 자속이 검출 코어(2)로 누설되지 않고 검출 코일(3)을 통과하기 때문에 여자 코일(5)에 공급되는 여자 전류에 의한 기전력은 검출 코일(3)에 생성되지 않고 리드 와이어를 통해 흐르는 DC 전류(I)가 0 인 경우 V_DET는 0 으로 된다.

검출 코일(3)에서 생성되는 기전력(V_DET)의 주파수는 2f₀로서 여자 코일(5)에 공급되는 여자 전류의 주파수(f₀)와 다르기 때문에, 여자 코어(4)의 자속이 검출 코어(2)와 여자 코어(4)의 모양, 크기등의 정확성으로 인해 누설되고 검출 코일(3)에 의해 검출될 경우에도 누설 성분의 주파수가 f₀이고 주파수 판별 필터 등에 의해 쉽게 구별될 수 있기 때문에 민감한 DC 전류 센서로서 이용될 수 있다.

미소한 전류를 검출할 수 있게 하는 상술한 구조를 갖는 DC 전류 센서에 의한 검토 결과 검출 코어의 출력 전압이 서로 다른 소위 히스테리시스 현상이 검출 코어(2)로서 높은 상대 투자성 재료로서 공지된 퍼말로이(permalloy)C (78% Ni-5Mo-4Cu-balFe)를 사용할 경우에도 DC 전류가 증가하거나 감소하는 때의 동일한 전류값에서 미소 영역에서(여기서, 리드와이어를 흐르는 DC 전류는 예컨대 약 50 mA 이하이다)생성되고, 특히 DC 전류가 약 0 (±20mA)인때 반전영역 (여기서, 출력 전압은 DC 전류가 증가할때 감소한다)이 발생된다.

즉, 리드와이어(1)를 통해 흐르는 DC 전류(검출되는 전류)가 0인 경우, 상기 언급된 재료가 검출 코어(2)로서 사용될 경우에도 재료의 보자력이 한정되어 있기 때문에 자속이 코어에 남게 되고, 그리고 잔류 자속이 검출될 전류에 의해 제거될때까지 미소 전류 영역의 검출 코일의 출력 전압의 히스테리시스 현상에 따른 반전영역 이 발생되고 측정시의 기준 레벨이 변동함으로서 미소 전류 영역에서의 측정시 측정값은 매번 달라져서 정확한 값이 얻어질 수 없다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 제 11 도에 도시된 바와같이, 리드 와이어(1)와 동일 방향으로 감겨진 변조 코일(43)이 검출 코어(2)에 배치되고 변조 코일(43)에 의해 발생된 교번 자계가 검출 코어(2)에 중첩되므로서 코어의 전류 자속에 의한 출력 특성의 히스테리시스는 감소될 수 있다.

따라서, 검출 코어(2)의 보자력보다 더 큰 자계를 발생시키는데 필요한 AC 전류가 변조 코일(43)에 공급될때, 코어 재료의 보자력에 의한 잔류 자속에 의해 생성되는 히스테리시스 특성은 제거되고, 미소 전류에서의 검출 감도가 검출 회로에 의한 중첩된 교류 성분의 제거로 향상될 수 있다.

리드와이어(1)와 동일한 방향으로 검출 코어(2)에 감겨지는 변조 코일(43)은 제 11 도에의 실시예와 같이 리드와이어(1)와 동일 방향으로 검출 코어(2)에 1회 감겨지는 것에 더하여 교번 자계의 필요 강도에 따라 상기한 바와같이 동일 방향으로 수회 감겨질 수 있고, 이 경우 검출 코일(3)과 거의 동일하게 토로이달 형태로 검출 코어(2) 둘레에 감겨지게 된다.

제 11 도로 부터 명백한 바와같이, 변조 코일(43)은 검출 코어(2) 둘레에 환상으로 감겨지는 검출 코일(3)과 거의 동일한 위치에 위치되기 때문에 검출 코일(3)이 공통으로 사용될 수 있다.

즉, 검출 코일(3)을 흐르는 전류의 주파수와 변조 코일(43)을 흐르는 전류의 주파수는 근본적으로 서로 크게 다르기 때문에 그들이 공통으로 사용될 경우에도 각각의 기능을 실현하는 주파수로 구성되는 전류를 통과하는 필터를 배치함으로써 전기 신호가 구별될 수 있으므로 변조 코일(43)과 검출 코일(3)이 통합된 경우에도 출력 특성 히스테리시스는 감소될 수 있다.

한편, 검출되는 리드와이어를 통해 흐르는 직류 전류의 방향에 따라 검출 코어(30)에 발생되는 주파수(2f₀) 전압(V_DET)의 위상차가 제 12 도 및 제 13 도에 도시되는 바와 같이 180°라는 사실을 비추어 보면 검출되는 리드와이어를 통해 흐르는 직류 전류의 방향뿐 아니라 절대값도 여자 전류의 2 배의 주파수에서 사전에 발진기로 부터 발진된 여자 전류의 주파수가 ½ 로 분할되는 상태의 여자 전류를 인가하고, 위상 비교 회로에 의한 검출 코어(3) 출력과 발진기 출력의 위상차를 검출함으로써 용이하게 검출될 수 있다.

즉 여자 코일(5)에 접속된 발진기로 부터 발진된 여자 전류의 주파수와 검출 코일(3)로 부터의 출력(V_DET) 주파수는 여자 코일(5)에 인가된 여자 전류의 2 배인 주파수(2f₀)를 갖기 때문에, 위상차가 용이하게 비교될 수 있으며, 검출되는 리드와이어(1)를 통해 흐르는 직류 전류의 방향뿐 아니라 절대치도 검출될 수 있다.

마찬가지로, 방향과 크기가 주기적으로 시간에 대하여 선형적으로 변화하는 전류, 예컨대 3 각 파형으로 변화하는 전류를 검출 코어(2)에 편향 자계를 부여하는 검출 코일(3)에 인가함으로써, 검출되는 리드와이어(1)를 통해 흐르는 직류 전류의 방향뿐 아니라 절대치도 용이하게 검출할 수 있다.

즉, 예컨대 3 각 파형으로 변화하는 전류가 DC 전류가 검출되는 리드와이어(1)를 통해 흐르는 상태의 검출 코일(3)에 인가되는 경우, 3 각 파형의 전류에 의해 발생된 자속과, 검출되는 리드와이어(1)를 통해 흐르는 직류 전류에 의해 발생된 자속은 검출 코일(3)에서 중첩되어, 검출되는 리드와이어(1)를 통해 흐르는 직류 전류의 방향뿐 아니라 절대치도 검출 코일(3)에서 발생된 기전력에 크레스트 제한(crest restriction)을 적용한 후, 출력 위상을 검출하고, 정(+)의 출력 시간과 부(-)의 출력 시간 사이의 시간비(듀티비)를 검출함으로써 검출될 수 있다.

특히, 검출 코일(3)에 인가된 전술한 전류의 최대치가 검출 코어(2) 재료의 보자력(aHc) 이상의 자계를 발생시키도록 충분히 설정되면 검출 코어(2) 재료의 히스테리시스에 의해 실질적으로 발생하는 출력 히스테리시스 특성이 감소될 수 있다.

더욱이, 각종 공지의 전기 회로를 효과적으로 결합시킴으로써 제 11 도에 도시된 바와 같이 구성된 직류 전류 센서의 본질적인 장점이 보다 효과적으로 나타날 수 있다.

한편, 상술한 구성에 기초하여 여자 코어를 구성하는 실린더쌍은 축선에 대해 병렬로 배치되며, 실린더의 개방 단부의 연결측면은 연자성재로 구성되는 연결판과 일체로 접속되어 연결판과 거기에 접속된 실린더 측면에 의해 검출 코어를 구성하므로 직류 전류 센서 및 노이즈와 같은 전자기 불균형이 감소되고 S/N 비가 개선될 수 있게 된다.

또한 제 11 도에 도시된 구성과 비교할때 축선에 대하여 병렬 배치된 실린더 쌍으로 구성된 여자 코어의 구성을 채택함으로써 검출 코어에 연결된 여자 코어의 연결폭(d)(제 11 도 참조)은 실질적으로 확장될 수 있으며, 결국 검출 코어의 자로(magnetic path)의 길이에 대한 여자 코어의 연결폭(d)의 비(자기 공극비)가 증가되어, 검출 코어의 잔류 자속 밀도가 감 자계의 효과에 의해 감소되고, 코어 재료의 보자력의 효과는 변조 코일의 배치 효과에 의한 기하학적 특징에 의해 더욱 감소된다.

예컨대, 제 14 도에 도시된 바와같이 구성된 직류 전류 센서는 전술한 효과를 가지므로 안정한 측정이 가능해진다.

즉, 제 11 도에 도시된 구성에서 직류 전류 센서와 같은 전자기적 균형이 달성되기 어려운데, 이는 검출 코어(2)에 접속된 여자 코어(4)가 하나이고, 또 검출 코일(3), 여자 코일(5) 및 변조 코일(43)이 하나의 위치에 각각 배치되기 때문이다. 제 14 도에 도시된 직류 전류 센서는 여자 코어(4), 검출 코일(3), 여자 코일(5) 및 변조 코일(43)의 전자기적 균형을 고려함으로써 구성된다.

제 14 도에서 부호(10은 검출되는 리드와이어를 나타내는데, 이것은 장방형의 프레임 형태를 갖는 검출 코어(2)의 내부 중앙부를 통해 연장된다. 장방형 프레임 형태의 반대 위치에 있는 긴 측면 부위에는 4 변형 실린더가 형성되도록 한쌍의 여자 코어(4a,4b)가 일체로 형성된다. 한편, 여자 코어쌍(4a,4b)의 최외주부 측면에는 여자 코일(5a,5b)이 토로이달 형태로 감겨진다. 한쌍의 여자 코어쌍(4a,4b) 둘레에는 한쌍의 검출 코일(3a,3b)이 전기 접속을 위해 토로이달 형태로 감겨진다.

더욱이 장방형 프레임 형상의 검출 코어(2)의 반대 위치에 있는 짧은 쪽 부분에는 한 쌍의 변조 코일(43a,43b)이 배치되어 검출되는 리드와이어(1)와 동일한 방향으로 연장되어, 소정의 수단에 의해 전기적으로 직렬 연결되어 있다.

검출되는 리드와이어(1)를 통해 직류 전류(I)가 상기한 구조에 흐르면 직류 전류(I)의 방향에 대해 시계 방향인 자계가 검출 코어(2)에 발생되며, 또한 자속(ψ₀)이 발생된다.

이때 소정의 교류 전류가 여자 코일(5a,5b)에 인가되어 주기적으로 자기적으로 포화되는 여자 코어쌍(4a,4b)의 방향으로 주기적으로 변경되는 자속을 발생시키면, 장방형 프레임 형태의 검출 코어(2)의 원주 방향의 일부분인 긴쪽 부분에서의 코어 교차부(6)는 상대 투자율 μ 이 거의 1 에 가까운 소위 자기 갭을 형성하여 검출 코어의 자속(ψ)이 ψ₁으로 감소된다.

따라서, 상술한 직류 전류 센서는 제 11 도에 도시된 구성에서 처럼 검출 코일(3a,3b)쌍에 기전력을 발생시키는 동일한 구조를 가지며 그 구조의 효과는 동일하게 얻어진다. 더욱이 이러한 구성에 있어서 변조 코일(43a,43b)의 쌍을 배치하는 효과와, 검출 코어(2)의 가로 길이에 대한 여자 코어(4)의 연결폭(d)의 비를 증가시킴으로써 감자화하는 효과로 인해 나타나는 검출 코어(2)의 잔류 자속 밀도를 감소시키는 효과와, 검출되는 리드와이어(1)에 대한 전체적인 대칭 구조로 부터 야기되는 전자기 균형의 효과를 모두 얻을 수 있다.

한편, 본 발명자는 상술한 구성을 더욱 개선시킨 직류 전류 센서를 연구해왔다. 검출되는 리드 와이어(1)가 검출 코어(2)를 통해 배치되고, 이 검출 코어(2)가 일체로 형성되어 있기 때문에 상술한 직류 전류 센서의 어떠한 구성에 있어서도 정확한 검출이 가능하지만 그것이 검출되는 리드와이어(1)에 장착되는 것은 매우 복잡하다.

즉, 리드와이어에 장착하는 경우, 전원을 차단하고 검출 코어(2)의 관통공을 통해 검출되는 리드와이어(1)가 배치되도록 리드와이어를 분리하는 것이 필수적이고, 특히 발전소와 같은 공공 설비의 경우에는 상술한 직류 전류 센서를 포함하는 누전 검출기를 배치하기 위해 전기를 차단하는 것이 불가능하다.

제 15 도에 도시된 직류 전류 센서는 이러한 문제점을 해결하도록 구성되므로 활성 리드와이어와 배선에 장착될 수 있고, 여기에서 리드와이어는 차단 및 접속이 어렵다.

제 15 도의 사시도에 도시된 직류 전류 센서의 기본 구성은 전술한 제 14 도에 도시된 구성을 갖는 직류 전류 센서와 유사하다.

즉, 부호(1)은 검출 코어(2)의 내측 중앙부를 통해 배치된, 검출되는 리드와이어를 나타낸다. 그러나 이러한 구성에서 검출 코어(2)는 쌍으로 분할되며, 검출 코어 부재(2a,2b)의 단부에 검출 코어 부재(2a,2b)와 동일한 재료로 구성되는 L 자형 장착 부재(60a,60b)가 고착되고, 검출되는 리드와이어(1)을 소정의 위치에 배치한 후 나사(1)에 의해 통합된다.

한 쌍의 여자 코어(4a,4b)는 4 변형 실린더를 형성하도록 검출 코어 부재(2a,2b)의 각각의 긴 대향 측면부 상에 일체로 배치된다. 한편, 여자 코어(4a,4b)쌍의 최외주부의 측면 둘레에는 여자 코일(5a,5b)이 토로이달 형태로 감겨진다.

또, 여자 코어(4a,4b)의 둘레에는 검출 코일(3a,3b)이 토로이달 형태로 감겨진다. 검출 코일(3a,3b)과 동일한 위치에는 변조 코일(43a,43b)이 감겨진다.

이러한 구성에 있어서, 제 14 도에 도시된 것과 동일한 구성에 의해 검출되는 리드선(1)에 직류 전류(I)가 인가되면 검출되는 리드와이어(1)을 통해 흐르는 직류 전류는 검출 코일(3a,3b)에 의해 검출될 수 있다. 또한 실질적으로 제 14 도에 도시된 바와 같이 구성된 직류 전류 센서와 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.

본 발명자는 상술한 바와 같은 여러가지 개선을 이루어 왔고, 직류 전류 센서의 사용 범위를 확장하는데 성공하여 왔으며, 그에 따라 현존하는 설비에 장착될 수 있고 미소 범위의 전류 변화에도 대체할 수 있는 직류 전류 센서가 제공될 수 있다.

그러나, 제 15 도에 도시된 구성에서 검출 코일(3a,3b), 여자 코일(5a,5b) 및 변조 코일(43a,43b)이 분리된 검출 코일 부재(2a,2b)를 별개로 감싼다는 사실로 부터 기본적으로 전자기 균형을 고려하면, DC 전류 센서가 여자 장치에서 검출되는 리드 와이어(1)에 장착되는 경우, 검출되는 리드 와이어(1)는 검출 코어 부재(2a,2b)에 의해 에워싸여 절단됨이 없이 검출 코어 부재를 통하여 실질적으로 배치되고 그 후 검출 코어 부재(2a,2b)는 일체화되고 검출 코일(3a,3b), 여자 코일(5a,5b) 및 변조 코일(43a,43b)이 접속된다.

이러한 접속은, 사실상 매우 복잡하고, 접속이 완료된 구성에서, 검출되는 리드 와이어(1)를 배치시킬 경우 와이어를 절단시킬 가능성이 있으므로 필요로하는 것보다 더 주의깊게 취급되어야 할 필요성이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 예컨대, 제 15 도에 도시된 바와같이 구성된 DC 전류 센서에서, 단지 검출 코일(3a,3b), 여자 코일(5a,5b) 및 변조 코일(43a,43b)의 각각 하나씩 만이 분리된 검출 코어 부재(2a,2b)를 감싸고 여자 코어(4a,4b)가 사용될 수도 있다.

즉, 여자 코어(4b), 검출 코일(3b), 여자 코일(5b) 및 변조 코일(43b)이 한 검출 코어 부재(2b)상에 배치되는 것이 아니라 여자 코어(4a), 검출 코일(3a), 여자 코일(5a) 및 변조 코일(43)이 다른 검출 코어 부재(2a)상에 배치되는 것으로 전술한 바와 동일한 기구에 의해, 여자 코일(5a)을 여자시킴으로써 검출 코일(3a)에 소정의 기전력이 출력될 수 있도록 구성될 수도 있다.

그러나, 제 15 도에 도시된 DC 전류 센서에 있어서, 각 코어 및 코일이 원래 전자기 균형을 고려하여 배치되므로, 상술한 코일 배치는 전자기 균형을 파괴시킬 수 있고, 게다가, 여자 코일(5a)에 의한 여자 신호는 검출 코일(3a)속에서 대부분 혼합되어 정확한 검출을 불가능하게 할 수 있다.

특히, 검출 코어(2a) 및 여자 코어(4a)를 구성하는 연질 자성재에 포함된 원래 자기 특성이 비선형성에 의해 기인되는 여자 신호의 제 2 고주파는 검출 코일(3a)속에서 혼합되고, 또한, 제 2 고주파 및 검출 신호(검출 코일(3a)의 기전력)는 동일 주파수를 가지므로 그 신호들을 전기적으로 분리시키는 것이 불가능하다.

따라서, 상술된 구성에서, 취급이 용이하고 용도가 넓은 높은 S/N 비를 갖는 DC 전류 센서를 제공하는 것은 어렵다.

본 발명의 DC 전류 센서는 지금까지 기술된 여러 개선의 상세로 부터 명백해지는 바와같이, 기본 구성으로서 제 11 도에 도시된 구성을 채택하고, 제 14 도에 도시된 바와같이 전자기 균형을 고려한 구성을 개발하며, 제 14 도에 도시된 바와같이 구성된 DC 전류 센서의 용도 확장을 위해 제 15 도에 도시된 바와같이 절단없이 검출되는 리드와이어에 장착될 수 있는 구성을 개발하고, 전술한 문제점을 해결하기 위해 제 15 도에 도시된 구성의 단점을 개선시킴으로써 개발되었고, 이에 따라 검출 코어는 검출되는 리드와이어를 배치할 경우 최소한 일부분이 분리되도록 복수의 검출 코어 부재에 의해 구성되고, 여자 코어, 여자 코일 및 검출 코일은 한 검출 코어 부재상에 효과적으로 배치된다. 특정 구성이 특히 후술되는 실시예에 의해 기술된다.

제 1 도는 본 발명의 DC 전류 센서의 한 실시예를 예시하는 사시도이고, 제 2 도는 제 1 도의 라인 a-a 를 따라 취한 종단면도이며 제 3 도는 제 1 도의 라인 b-b 를 따라 취한 종단면도이다.

도면에서, 부호(1)은 전체로서 장방형 프레임을 구성하는 검출 코어(2)내부에 배치되는 검출되는 리드 와이어이다. 검출 코어(2)는 본체내에 후에 장착될 여자 코어(4)의 일부에 의해 I 형 검출 코어 부재(21a,21b)와 사전에 본체내에 형성되는 U 자형 검출코어 부재(2b)를 접속함으로 형성되는 검출 코어 부재(2a)에 의해 구성된다.

여자 코어(4)는 I 형 검출 코어 부재(21a,21b)에 의해 대향적으로 배치되는 4 개의 실질적인 장방형 원통형 여자 코어 부재(4a,4b,4c,4d)에 의해 구성되고, 검출 코어 부재(21a,21b)에 면하는 여자 코어 부재(4a,4b,4c,4d)의 대향부(52a,52b,52c,52d)는 검출 코어 부재(21a,21b)를 접속함으로써 일체로 형성되고 검출 코어 부재(2a)의 일부를 구성한다.

즉, 검출 코어 부재(21a,21b)에 면하는 여자 코어 부재(4a,4b,4c,4d)의 대향부(52a,52b,52c,52d)는 여자 코어의 코어 교차부를 형성하는데, 이 교차부는 검출 코어 부재의 원주방향에 실질적으로 직교하여 접속된다.

도면에서, 한 쌍의 여자 코일(5a,5b)은 여자 코어 부재(4a,4b,4c,4d)의 인접부(51a,51b,51c,51d) 둘레에 감겨진다. 그동안, 한 쌍의 여자 코일(5a,5b)은 각 여자 코일(5a,5b)의 부의 위상의 여자를 위해 접속된다. 검출 코일(3)은 토로이달 형태로 여자 코어 부재(4a,4b,4c,4d) 주변에 일체로 되어 감겨진다.

한 쌍의 여자 코일(5a,5b)이 이러한 구성의 부의 위상의 여자에 영향을 받는 경우, 자속 ψ_11,ψ_12,ψ_13,ψ₁₄가 제 2 도에 도시된 바와같은 여자 코일(5a,5b) 방향으로 여자 코어 부재(4a,4b,4c,4d)에 생성된다. DC 전류 I 가 검출되는 리드와이어(1)에 인가되는 경우, 자속 ψ₀는 한 쌍의 검출 코어 부재(2a,2b)에 의해 구성된 검출 코어(2)의 원주 방향으로 생성되고, 또한 전술한 검출 코어 부재(21a,21b)에 면하는 여자 코어 부재(4a,4b,4c,4d)의 대향부(여자 코어의 코어 교차부)(52a,52b,52c,52d)에서, 자속ψ 는 동일 방향(원주 방향)으로 생성된다.

한 쌍의 여자 코일(5a,5b)의 부위상 여자에 의해 생성된 자속 ψ_11,ψ_12,ψ_13,ψ_14,는 검출 코어 부재(21a,21b)에 면하는 여자 코어 부재(4a,4b,4c,4d)의 대향부(52a,52b,52c,52d)에서 검출되는 리드와이어(1)를 통하여 흐르는 DC 전류에 의해 생성된 원주 방향의 자속 ψ₀에 대하여 수직 방향으로, 원주 방향의 자속에 의한 자로는 주기적으로 그 부분에 의해 차단되고, 요구된 출력은 전술한 제 11 도, 제 14 도 및 제 15 도에 도시된 바와같이 구성된 DC 전류 센서와 동일한 전자기력 생성기구에 의해 검출 코일(3)에서 얻어질 수 있다.

그러나, 한 쌍의 여자 코일(5a,5b)이 이러한 구성의 부위상 여자에 영향을 받으므로, 검출 코어 부재(21a,21b)에 의해 대향적으로 배치되는 여자 코어 부재(4a 및 4c,4b 및 4d)에 생성된 자속 ψ₁₁및 ψ₁₃, ψ₁₂및 ψ₁₄는 검출 코일(3)의 감는 방향에 대하여 서로 반대 방향이고 여자 코일(5a,5b)의 여자에 의해 생성된 누설 자속과 동일하며, 여자 신호의 제 2 의 고주파는 또한 실질적으로 반대로 되고, 결과로써 여자 신호는 검출 코일(3)속에서 혼합되지 않을 수 있다.

특히, 상기 방식으로 여자 코일(5a,5b)에 인가된 여자 전류를 균형잡도록 균형 볼륨(70)(제 1 도 참조)이 한 쌍의 여자 코일(5a,5b)간에 배치되는 구성을 채택함으로써, 자속 ψ₁₁및 ψ₁₃, ψ₁₂및 ψ₁₄(제 2 도 참조)의 최대 무효 효과가 얻어질 수 있거나 또는 검출 코일(3)로 부터의 잔여 출력이 최소로 되고, S/N 비가 더욱 향상될 수 있다.

제 4 도는 본 발명의 DC 전류 센서의 또다른 실시예를 예시하기 위한 사시도, 제 5 도는 제 4 도의 라인 a-a 를 따라 취한 종단면도, 제 6 도는 제 4 도의 라인 b-b 를 따라 취한 종단면도이다.

또한 이 DC 전류 센서에서, 검출 코어(2) 및 여자 코어(4)의 구성은 제 1 도에 도시된 DC 전류 센서에서의 구성과 실질적으로 유사하다.

즉, 도면에서, 검출되는 리드와이어(1)는 실질적으로 장방형 프레임으로 구성되는 검출 코어(2) 내부에 배치된다. 검출 코어(2)는 나중에 일체로 되는 후술될 검출 코어(4)의 일부에 의해 I 형 검출 코어 부재(21a,21b)를 접속함으로써 형성되는 검출 코어 부재(2a)와 미리 일체로 형성되는 U 형 검출 코어 부재(2b)에 의해 형성된다.

여자 코어(4)는 I 형 검출 코어 부재(21a,21b)에 의해 대향적으로 배치되는 4개의 실질적인 장방형 원통형 여자 코어 부재(4a,4b,4c,4d)에 의해 구성되고, 검출 코어 부재(21a,21b)에 면하는 여자 코어 부재(4a,4b,4c,4d)의 대향부(52,a52b,52c,52d)는 검출 코어 부재(2a)의 일부를 구성하도록 검출 코어 부재(21a,21b)를 접속함으로써 일체로 형성된다.

즉, 검출 코어 부재(21a,21b)에 면하는 여자 코어 부재(4a,4b,4c,4d)의 대향부(52a,52b,52c,52d)는 여자 코어의 코어 교차부를 형성하는데, 이 교차부는 검출 코어 부재의 원주 방향에 실질적으로 직교하여 접속된다.

도면에서, 한 쌍의 여자 코일(5a,5b)은 여자 코어 부재(4a,4b,4c,4d)의 인접부(51a,51b,51c,51d) 둘레에 감겨진다. 한 쌍의 여자 코일(5a,5b)은 상대적 위상차가 90°(90° 또는 270°의 위상차)인 여자 전류가 인가될 수 있도록 접속된다. 예컨대, 한 쌍의 여자 코일은 도면 번호 71로 도시(제 4 도 참조)된 90°위상 회로를 통하여 전원에 접속된다.

도면에서 참조 부호(3a,3b)는 여자 코일(5a)이 감겨진 여자 코어 부재(4a,4b)와 여자 코일(5b)이 감겨진 여자 코어 부재(4c,4d)에 둘레에 토로이달 형태로 감겨진 검출 코일을 표시한다. 검출 코일쌍(3a,3b)은 부의 위상으로 직렬 접속되어 있다.

90°의 상대 위상차를 갖는 여기 전류가 제 5 도에 도시된 구성의 여자 코일쌍(5a,5b)에 인가될 경우, 여자 전류의 위상차에 기초하여 여자 코어 부재(4a,4b) 및 (4c,4d)에 자속(ψ₂₁,ψ₂₂) 및 (ψ₂₃, ψ₂₄) 이 생성된다. 그러나 여자 전류의 위상차로 인해 여자 코어 부재(4a,4b),(4c,4d)에 자속이 동일 방향으로 생성되기는 하지만, 자기 코어 부재(4a,4b)가 여자될 때 자기 코어 부재(4c,4d)는 여자되지 않는다.

리드와이어(1)에 DC 전류 I 가 인가될 경우, 자속 ψ₀은 검출 코어 부재쌍(2a,2b)으로 구성된 검출 코어(2)의 원주 방향으로 생성되고, 상술한 검출 코어 부재(21a,21b)에 면해 있는 여자 코어 부재(4a,4b,4c,4d)의 대향 부분(여기 코어의 코어 교차부) (52a,52b,52c,52d)에서도 자속 ψ이 동일 방향(원주 방향)으로 생성된다.

또한, 상대 위상차가 90°인 여자 전류를 여자 코일 쌍(5a,5b)에 인가함으로써 생성되는 자속ψ₂₁,ψ₂₂, ψ₂₃, ψ₂₄은 검출 코어 부재(21a,21b)에 면해 있는 여기 코어 부재(4a,4b,4c,4d)의 대향 부분에서 리드와이어(1)를 통해 흐르는 DC 전류에 의해 원주 방향으로 생성되는 자속 ψ₀에 대해 실질적으로 수직 방향이다. 이로써 원주 방향으로의 자속에 의한 자로는 상기 부분들에 의해 주기적으로 단속된다.

그러나 상술한 바와같이 검출 코어 부재(21a,21b)에 면해 있는 여자 코일 부재(4a,4b,4c,4d)의 대향 부분(52a,52b,52c,52d)에서 여자 전류의 위상차로 인해, 원주 방향으로의 자속에 의한 자로가 대향 부분(52a,52b)에 의해 단속되는 동안 대향 부분(52c,52d)은 자로의 단속없이 접속된다.

더욱 상세히 설명하자면, 예를들어 제 7(a)도에 실선으로 표시된 여자 전류가 검출 코어(2)에서 원주 방향으로 자속 ψ₀이 생성되는 상태로 여자 코일(5a)에 인가될 경우, 자속 ψ₀은 검출 코어 부재(21a,21b)에 면해 있는 여자 코어 부재(4a,4b)의 대향 부분(52a,52b)에서 생성되는 자속 ψ₂₁,ψ₂에 의해 제 7(B)도에서 실선으로 표시된 것처럼 ψ₁만큼 주기적으로 감소된다.

또한 제 7(A)도에 절선으로 표시된 것처럼, 여자 코일(5a)에 인가된 여자 전류에 대해 위상차가 90°인 여자 전류가 여자 코일(5b)에 인가될 경우, 자속 ψ₀은 검출 코어 부재(21a,21b)에 면해 있는 여기 코어 부재(4c,4d)의 대향 부분(52c,52d)에서 생성된 자속 ψ₂₃,ψ₂₄에 의해 제 7(B)도에서 절선으로 표시된 것처럼 ψ₁만큼 주기적으로 감소된다.

즉, 상술한 제 11 도, 제 14 도 및 제 15 도에 도시된 것처럼 구성된 DC 전류 센서와 동일한 기전력 생성 메카니즘에 의해 초래되는 제 7(B)도의 실선 및 절선으로 표시된 자속 변화에 응답하여 검출 코일(3a,3b)에서는 제 7(c)도에서 실선 및 절선으로 표시된 소정의 출력이 얻어진다. 그러나 검출 코일쌍(3a,3b)이 정위상으로 접속될 경우, 검출 코일(3a,3b)의 기전력은 서로 반발하고 실질적으로 필요한 출력 특성을 얻을 수 없다.

그러나 검출 코일(3a,3b)이 부 위상으로 직렬 접속될 경우, 제 7(B)도의 2 점 쇄선으로 표시된 자속 변화에 응답하여 제 7(C)도의 2 점 쇄선으로 표시된 기전력이 검출 코일(3b)에서 생성되어 그 결과 검출 코일(3a,3b)의 기전력의 합이 출력된다.

이외에도 검출 코일(3a,3b)이 부 위상으로 접속될 경우, 외부 잡음이 그곳에 혼합될 때 조차도 잡음은 서로 상쇄되고 리드와이어(1)를 통해 흐르는 DC 전류에 의해 생성된 기전력만이 정확히 출력될 수 있다.

게다가, 여자 코일(5a,5b)에 인가되는 여자 전류의 상대 위상차가 90°일 경우 상기와 같이 구성된 DC 전류 센서에서는 리드와이어(1)를 통해 흐르는 DC 전류에 의해 검출 코어(2)에서 생성된 원주 방향으로의 자속ψ₀이 대체로 검출 코어(2)에서 볼 때 단속됨이 없이 일정한 값을 유지하고(부분적으로 단속될 때조차도 다른 부분을 통해 접속된다), 검출 코어(2)의 교류 자기 특성 저하로 인한 출력의 하락이 방지될 수 있다.

즉, 대향 부분(52a,52b)에 대해 종방향으로 생성된 자속이 ψ_ab이고 대향부분(52c,52d)에 대해 종방향으로 생성된 자속이 ψ_cd일 경우, 제 7(B)도로 부터 ψ_{0 =}ψ_ab+ψ_cd및 ψ_ab+ψ_cd=ψ₀(상수)가 되어 결과적으로 검출 코어쌍(2a,2b)에서 생성된 자속은 변하지 않고 실질적으로 I 에 비례하는 상수값을 유지한다. 따라서, 검출 코어 부재(2a,2b)는 우수한 DC 자기 특성을 갖는 재료로 구성되어야 하며, 교류 자기 특성은 무시될 수 있다. 이와같이 예를들어, 강도면에 있어서 바람직한 퍼말로이 블록재가 사용될 수 있다.

제 1 도 및 제 14 도에 도시된 것처럼 구성된 DC 전류 센서가 그러하기 때문에, 검출 코일(3), 여자 코어(4) 및 여자 코일(5)이 분할 가능한 검출 코어 부재쌍(2a,2b)중 하나의 몸체에만 배치되고, 다른 검출 코어 부재에는 접속할 필요가 없다. 따라서 현존하는 리드와이어에 장착이 용이하며 그로써 설치시에 와이어가 파괴될 위험성이 상당히 줄어들게 되고 DC 전류 센서가 신뢰성있게 장착될 수 있다.

제 8 도는 제 1 도 및 제 4 도에 도시된 것처럼 구성된 DC 전류 센서가 쉽게 취급될 수 있도록 하는데 사용되는 검출 코어 부재(2a,2b)의 구성을 도시한 개략 설명도이다.

도면에서, 참조 부호는 검출 코어 부재(2a)를 지지하고 고정하기 위한 지지 부재를 나타내고, 참조 부호(81b)는 검출 코어 부재(2b)를 지지하고 고정하기 위한 지지 부재를 나타내는데, 이들 양자는 비자기 재료로 구성되며 전기 절연성을 갖는 베이클라이트 판 또는 합성 수지판으로 구성된다. 한편, 글라스 에폭시 판(82a,82b)은 기계적 강도를 향상시키고 검출 코어(2), 검출 코일(3), 여자 코일(4), 여자 코일(5) 및 외측면간의 전기 절연성을 확고히 하기 위해 지지 부재(81a,81b)의 외측면에 본딩된다. 또한, 이들 부품에는 유도 잡음이 안으로 혼합되지 않도록 하기 위해 이방성 실리콘 강철판등으로 구성된 차폐 외장(83)이 씌워진다. 실용시에 검출 코어 부재(2a,2b)의 버트면에서의 부적절한 전기 접속을 막기 위해서, 예를들어 버트면은 높은 편평도를 유지하도록 연마되고, 양호한 접속을 유지하기 위해서는 지지 부재(81a,81b)상에 여러가지 공지된 고정 수단을 배치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 DC 전류 센서는 상술한 제 1 도 및 제 4 도에 도시된 구성으로만 제한되지 않고 첨부된 청구 범위내에서 여러가지 구성이 채택될 수 있다.

예를들어, 제 11 도, 제 14 도 및 제 15 도의 구성으로 배치된 변조 코일(43)이 제 1 도 및 제 4 도에 도시된 구성으로 도시되지는 않았지만, 제 1 도 및 제 4 도에 도시된 구성으로 변조 코일(43)을 배치함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 변조 코일(43) 과 검출 코일(3)이 몸체내에 공통으로 사용되는 구성을 채택함으로써 출력 특성 히스테리시스가 감소될 수 있다.

리드와이어를 통해 흐르는 DC 전류의 방향으로써 절대값이 쉽게 검출될 수 있기 때문에, 발진기 출력과 검출 코일 출력간의 위상차를 위상 비교 회로로 검출하기 위해 발지기로부터 미리 여자 전류의 2 배의 주파수로 발진된 여자 전류의 주파수를 1/2로 계산한 상태로 여자 전류를 여자 코일(5)에 인가하는 수단이 채택되거나, 검출 코어에 변조 자계를 제공하기 위해 시간에 대해 주기적으로 선형 변화하는 방향 및 세기가 예를들어 삼각형 파형으로 변하는 전류를 검출 코일(3)에 인가하는 수단이 채택될 수 있다. 또한, 여러가지 공지된 전기 회로를 효율적으로 조합함으로써, 본 발명의 DC 전류 센서의 중요한 장점들이 보다 효율적으로 이용될 수 있다.

본 발명의 DC 전류 센서에 있어서, 검출 코어 및 여자 코어를 구성하는 연질의 환형 자성재로서는 리드와이어를 통해 흐르는 전류의 세기 또는 센서에 요구되는 검출 감도에 응답하여 연질의 자성재를 선택하는 것이 바람직하다. 일반적으로 자기 특성과 작업 능력을 고려하는 것이 바람직하기는 하지만, 실리콘 강철판, 비정질, 전자기 연성 철 및 연성 페라이트와 같은 기타 공지된 연질 자성재가 독립적으로 또는 조합 형태로 사용될 수 있다.

환형의 연질 자성재는 소위 링형의 연질 자성재로만 제한되지는 않으며 전자기적인 폐쇄 회로를 형성하도록 구성될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 직사각형의 프레임형상 검출 코어와 직사각형의 원통형상 여자 코어외에도, 원형 또는 타원형의 링 형상 검출 코어와 같은 여러가지 구성이 채택될 수 있다.

특히, 검출 코어는 이 코어를 통해 검출중인 리드와이어가 배치될 때 적어도 원주 방향의 일단부에 분할되도록 복수의 검출 코어 부재로 구성되기 때문에 검출 코어 부재의 구성을 몸체내에서의 최종 조립이 용이하도록 고안하는 것이 바람직하다. 전술한 실시예와 같이 여자 코어부를 검출 코어 부재를 구성하는 부재로서 사용할 수 있다. 완성을 위해 최종 조립을 고려할 경우, 검출 코어를 가능한한 적게 분할하고, 가능한한 많은 검출 코어 부재를 감소시키는 것이 바람직하다.

제 10 도에 도시된 구성을 채택함으로써 클램프 미터(clamp meter)를 이용하는 것이 가능하다. 제 10 도는 제 1 도의 검출 코어 재료의 개선된 구성을 도시한 것이다. 즉, 요홈부 및 돌기부는 여자 코어(4)와 본체내에 연결되는 검출 코어 부재(2a)를 구성하는 I 형상의 검출 코어 부재(21a,21b)의 단부 및 결합을 위해 사전에 본체속에 형성되는 U 형상의 검출 코어 부재(2b) 단부의 대향부에 각각 형성된다. 더우기, 결합부(검출 코어 부재(21b) 측면)중 하나가 나사(90)에 의해 유지됨으로써 다른 결합부(검출 코어 부재(21a) 측면)는 나사(90) 주위에서 개방 및 폐쇄된다.

비록 전술한 요홈부 및 돌기부는 두꺼운 판으로 된 검출 코어 부재(21a,21b,2b)의 대향부를 기계 가공하여 형성될 수도 있지만, 이들 요홈부 및 돌기부는 상이한 길이를 갖는 박판을 적층시켜 검출 코어 부재(21a,21b,21b)를 구성함으로써 보다 용이하게 형성될 수 있다. 검출 코어 부재(21a,21b,2b)의 대향부는 반드시 요홈부 및 돌기부로 제한되는 것은 아니며, 요구되는 측정 정밀도에 응답하여 서로 편평한 면에 인접하도록 각 면이 정밀하게 마무리 가공되는 구성이 선택될 수도 있다.

전술한 구성은 제 4 도에 도시된 바와같이 구성된 DC 전류 센서에 유사하게 채택된다. 비록 여자 코어는 본 실시예에서 두개의 장방형의 원통형 여자 코어 부재가 몸체내에 인접하고 검출 코어 부재를 통해 대향 배치되어 한 쌍의 여자 코어를 형성하도록 구성된다 하더라도, 여자 코일이 배치되는 위치에 응답하는 형태를 선택하는 것이 바람직하다. 예컨대, 검출 코어 부재를 통해 각각의 장방형의 원통형 여자 코어 부재를 배치하거나 4 개의 장방형의 원통형 여자 부재를 배치하는 것이 가능하다. 이와 마찬가지로, 여자 코일은 여자 코어의 배치 형태에 따라 감길수도 있다. 예컨대, 한 쌍의 여자 코어 주위에서 복수의 여자 코일이 감기도록 여자 코일이 구성될 때 조차도, 복수의 여자 코일을 구성하기 위해 전기적으로 연결이 가능함으로써 전술한 바와같은 효과가 얻어질 수 있다.

본 발명의 DC 전류 센서의 경우, 검출 코어와 여자 코어간의 코어 교차부에서의 자기 포화에 대하여 예컨대 코어 교차부가 완전하게 포화되지 않는 경우에도 포화 상태가 실제로 얻어지는 한은 필요한 검출 동작이 달성될 수 있다.

따라서, 전술한 연자성체, 그 형태, 크기 및 검출 코일 및 여자 코일의 턴(turn)을 포함하는 최적 조건을 선택함으로써 보다 실질적으로 사용될 수 있는 센서가 제공될 수 있다.

한편, 전술한 두가지 구성에 있어서, 검출 코어를 통해 배치되는 검출 중인 리드와이어의 수는 한개로 제한되는 것이 아니라, 필요한 센서의 크기에 응답하여 복수의 검출중인 리드와이어가 배치될 수도 있다. 예컨대, 검출중인 두가닥의 리드와이어가 배치되어 이 두가닥의 리드와이어를 통해 전류의 방향이 상이할 경우, 두 도체를 통해 흐르는 상이한 전류값만을 출력시킬 수 있기 때문에 본 발명의 DC 전류 센서의 효과는 DC 장치의 누전 검출시의 사용될 경우 매우 효과적으로 달성될 수 있다.

실시예

실시예 1

퍼멀로이 C(78%Ni-58%Mo-4%Cu-balFe)로 구성되는 0.35mm 두께의 박판을 소정 위치에서 굽혀 스폿 웰딩(spot weldign)으로 조립되는 소정의 형태로 펀칭함으로써 4개의 핀으로 된 장방형의 원통형 여자 코일 부재(4a,4b,4c,4d)가 준비되었다. 여자 코어 부재와 동일한 성분비를 갖는 1.5mm 두께의 박판으로 부터 한 쌍의 I 형상의 검출 코어 부재(21a)와 U 형상의 검출 코어 부재(2B)가 펀칭되었다. 그 다음 4개의 여자 코어 부재(4A,4B,4C,4D)가 몸체내에서 한 쌍의 I 형상의 검출 코어 부재와 함께 스폿 웰딩되었고 이들 성분 부재와 U 자형 형상의 검출 코어 부재(2b)는 3 시간 동안 1100℃의 수소 가스 대기속에 가열된 후 100℃/hr 에서 400℃ 와 600℃ 사이의 다단계 냉각 처리를 통해 열처리 공정이 수행되었다.

제 1 도에 도시된 코어 조립체는 전술한 방식으로 달성되었다. 여기서 길이 L=26mm, 높이 H=7.5mm 이고 폭 W=27mm 이다.

장방형의 원통형 여자 코어 부재의 인접부 주위에 절연 보호 비닐 테이프를 감은 후 부(-) 위상 여자를 위해 연결된 여자 코일(5a,5b)을 얻도록 0.3mm 외경의 외형 와이어를 1회 감았다.

또한 여자 코어 부재 주위에 절연 보호 비닐 테이프를 감은 후 0.1mm 외경의 외형 와이어를 300 회 감아 검출 코일(3)을 얻었다. 변조 코일을 공통으로 사용하기 위해 검출 코일(3)이 소정의 필터 회로와 결합되었다.

이러한 방식으로, 제 1 도에 도시된 본 발명의 DC 전류 센서가 완성되었다.

한편, DC 전류 센서를 구성하는 검출 코어 부재(21a,2b)가 비닐 코팅으로 구성된 8mm 외경의 검출 리드 와이어(1) 주위의 몸체내에 배치되어 연결되었고, 최종적으로 검출 코어(2)를 통해 검출중인 리드와이어(1)가 배치되었다.

제 9 도는 최종적으로 여자 코일(5)에 인가되는 여자 전류의 2 배인 주파수를 갖는 여자 전류를 발생시키는 발진기가 배치되는 AC 전류 인가 수단을 배치하고, 부(-) 위상 여자를 위해 여자 코일(5a,5b)에 f=3.5 KHz 이고 0.1 mA 의 여자 전류를 인가하고, 검출 코일일 발진기로부터 변조 코일 역할을 하도록 11 Hz 이고 1mA(피크치)의 사인파 AC 전류를 인가한 다음 ±100mA 범위에서 검출중인 리드 와이어(1)에 DC 전류를 인가할 경우 위상 비교 회로를 통해 출력되는 검출 코일(3)의 기전력(출력)VV으로 로우 패스필터에 의해 11Hz 의 AC 성분을 제거한 후의 출력 변화를 나타낸 것이다. 여기서 여자 코일(5a,5b) 및 검출 코일(3)상의 위상 비교 회로는 본 발명의 DC 전류 센서 역할을 한다.

출력 전압 Vout 은 증폭 효과를 갖는 증폭 회로를 통해 출력된 값이고, 본 발명에 대한 효과를 이해하기 위해 그 출력은 검출중인 리드와이어(1)의 ±10mA 인 DC 전류(I) 값 부근에서 증가된다.

상기 측정 결과로부터 명백해지는 바와같이, 본 발명의 DC 전류 센서에 따르면 검출 코어가 분할될 수 있는 경우에 조차도 왕복 전류에 의한 에러 출력은 매우 작으며, 10mA 의 미소 전류에 의해서도 측정은 10 배 이상의 S/N 비율로 이루어질 수 있고 민감한 측정이 가능하다.

실시예 2

실시예 1의 코어 조립체가 이용되었다. 장방형의 원통형 여자 코어 부재의 인접부 주위에 절연 보호 비닐 테이프를 감은 후 소정의 위상 회로를 통해 전원 연결된 여자 코어(5a,5b)를 얻도록 0.3mm 외경의 외형 와이어를 15회 정도 감아 90°위상차를 갖는 여자 전류가 여자 코일(5a,5b)에 인가된다.

검출 코어 부재(21a,21b)를 통해 대향하여 배치되는 여자 코어 부재 주위에 절연 보호 비닐 테이프를 감은 후, 일련의 부(-) 위상으로 연결된 검출 코일(3a,3b)을 얻도록 0.1mm 외경의 외형 와이어를 150회 정도 감았다. 검출 코일(3a,3b)은 변조 코일을 공통으로 이용하도록 소정의 필터 회로와 결합되었다.

이러한 방식으로 제 4 도에 도시된 본 발명의 DC 전류 센서가 완료되었다.

한편, DC 전류 센서를 구성하는 검출 코어 부재(2a,2b)가 비닐 코팅으로 이루어진 8mm 외경의 검출 중인 리드와이선(1) 주위의 몸체내에 배치 및 연결되고 최종적으로 검출중인 리드와이어(1)는 검출 코어(2)를 통해 배치된다.

최종적으로 여자 코일(5a,5b)에 인가되는 여자 전류의 2 배인 주파수를 갖는 여자 전류를 발생시키는 발진기가 배치되는 AC 전류 인가 수단을 배치하고, 위상차가 90°가 되도록 여자 코일(5a,5b)에 f=3.5KHz 이고 0.1mA 인 여자 전류(AC 전류)를 인가하고, 검출 코일(3a,3b)이 발진기로 부터 변조 코일 역할을 하도록 11Hz 이고 1mA(피크치)의 사인파 AC 전류를 인가한 다음 100mA 의 범위에서 검출중인 리드와이어에 DC 전류(I)를 인가할 경우(여기서, 여자 코일(5a,5b)및 검출 코일(3a,3b)상의 위상 비교 회로는 본 발명의 DC 전류 센서 역할을 함) 위상 비교 회로를 통해 출력되는 검출 코일(3)의 기전력(출력) Vout 으로 로우 패스 필터에 의해 11Hz 의 AC 성분을 제거한 후의 출력 변화량에 대한 측정 결과, 제 9 도에 도시된 것과 거의 동일한 측정 결과가 달성될 수 있음이 확인되었다.

즉, 제 1 도에 도시된 DC 전류 센서와 유사한 제 4 도에 도시된 바와같이 구성된 DC 전류 센서에 있어서 비록 검출 코어가 분할되더라도 왕복 전류로 인한 에러 출력은 매우 작고 민감한 측정이 가능하다.

Claims

환상의 연질자성재로 구성되어 그 내부에 DC 전류가 흐르는 검출되는 리드와이어가 배치됨으로써 접촉함이 없이 검출을 수행하는 검출 코어를 포함하는 직류 전류 센서에 있어서,

상기 검출 코어는 검출되는 리드와이어가 이 검출 코어를 통해 배치될시에 그 코어의 원주 방향의 적어도 일부에서 분할될 수 있는 복수의 검출 코어 부재로 구성되고, 상기 검출 코어 부재의 원주 방향에 수직으로 접속되는 코어 교차부를 제공함으로써 환형을 이루는 연질자성재로 구성되는 적어도 한쌍의 여자 코어가 상기 검출 코어 부재의 한 부재상에 배치되어 상기 검출되는 리드와이어를 통해 흐르는 DC 전류에 의해 생성된 원주 방향의 자속에 대해 수직 방향으로 생성된 자속에 의해 상기 검출 코어 부재의 일부를 자기적으로 포화하고, 원주 방향의 자속에 의해 자로를 주기적으로 차단하며, 상기 여자 코어 둘레에 감기는 여자 코일은 각각 부의 위상의 여자 작용을 발생하도록 접속되며 본체내에서 상기 여자 코어의 둘레에는 검출 코일이 토로이달 형태로 감기는 것을 특징으로 하는 직류 전류 센서.
제 1 항에 있어서,

상기 여자 코어는 본체내에서 2 개의 장방형의 원통형 여자 코어 부재를 접합하여 구성되어 검출 코어 부재에 의해 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 직류 전류 센서.
제 1 항에 있어서,

상기 여자 코일은 2 개의 장방형의 원통형 여자 코어 부재의 접합부 둘레에 감기는 것을 특징으로 하는 직류 전류 센서.
제 1 항에 있어서,

상기 검출 코어는 본체내에서 여자 코어의 일부에 의해 접속된 한쌍의 I 형 검출 코어 부재와 사전에 본체내에 형성되어 있는 U 자형 검출 코어 부재에 의해 형성된 검출 코어 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 직류 전류 센서.
제 4 항에 있어서,

상기 한쌍의 I 형 검출 코어 부재의 일단부는 U 자형 검출 코어 부재의 일단부에 의해 타단부들이 자유롭게 개폐되는 방식으로 회전가능하게 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 직류 전류 센서.
제 1 항에 있어서,

상기 한쌍의 여자 코일 사이에는 여자 전류의 균형 볼륨이 배치되는 것을 특징으로 하는 직류 전류 센서.
상기 검출 코어 부재와 여자 코어 부재는 퍼말로이로 구성되는 것을 특징으로 하는 DC 전류 센서.
환상의 연질자성재로 구성되어 그 내부에 DC 전류가 흐르는 검출되는 리드와이어가 배치됨으로써 접촉함이 없이 검출을 수행하는 검출 코어를 포함하는 직류 전류 센서에 있어서,

상기 검출 코어는 검출되는 리드와이어가 이 검출 코어를 통해 배치될시에 그 코어의 원주 방향의 적어도 일부에서 분할될 수 있는 복수의 검출 코어 부재로 구성되고, 상기 검출 코어 부재의 원주 방향에 수직으로 접속되는 코어 교차부를 제공함으로써 환형을 이루는 연질자성재로 구성되는 적어도 한쌍의 여자 코어가 상기 검출 코어 부재에 의해 배치되어 상기 검출되는 리드와이어를 통해 흐르는 DC 전류에 의해 생성된 원주 방향의 자속에 대해 수직 방향으로 생성된 자속에 의해 상기 검출 코어 부재의 일부를 자기적으로 포화하고, 원주 방향의 자속에 의해 자로를 주기적으로 차단하며, 상기 여자 코어 둘레에 감기는 여자 코일은 각각 90°의 상대위상차를 갖는 여자 전류가 인가되도록 접속되며, 상기 여자 코일 둘레에는 검출 코일이 토로이달 형태로 감기고, 각각의 검출 코일은 부의 위상으로 직렬 접속되는 것을 특징으로 하는 직류 전류 센서.
제 8 항에 있어서,

상기 여자 코어는 본체내에서 2 개의 장방형의 원통형 여자 코어 부재를 접합하여 구성되어 검출 코어 부재에 의해 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 직류 전류 센서.
제 8 항에 있어서,

상기 여자 코일은 2 개의 장방형의 원통형 여자 코어 부재의 접합부 둘레에 감기는 것을 특징으로 하는 직류 전류 센서.
제 8 항에 있어서,

상기 검출 코어는 본체내에서 여자 코어의 일부에 의해 접속된 한상의 I 형 검출 코어 부재와 사전에 본체내에 형성되어 있는 U 자형 검출 코어 부재에 의해 형성된 검출 코어 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 직류 전류 센서.
제 11 항에 있어서,

상기 한쌍의 I 형 검출 코어 부재의 일단부는 U 자형 검출 코어 부재의 일단부에 의해 타단부들이 자유롭게 개폐되는 방식으로 회전가능하게 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 직류 전류 센서.
제 8 항에 있어서,

상기 한쌍의 여자 코일 사이에는 여자 전류의 90°위상 회로가 배치되는 것을 특징으로 하는 직류 전류 센서.
제 8 항에 있어서,

상기 검출 코어 부재와 여자 코어 부재는 퍼말로이로 구성되는 것을 특징으로 하는 직류 전류 센서.