SE429901B - Mettransformator for potentialfrimetning av strommar eller spenningar - Google Patents

Description

vaovesw-o mäüïansformator är sålunda ej lämplig för precisionsmätning av snabbt föränderliga mätströmmar. 7 Uppfinningen syftar sålunda till erbjudande av en mät- transformator av den inledningsvis nämnda typen, vars magnet- fältkomparator är praktiskt taget fördröjningsfri och vars utgångspulser entydigt och med stor noggrannhet markerar tid- fpunkten för magnetfältnollgenomgàngen.

En sådan mättransformator utmärker sig genom att magnet- _fältkomparatorn utgöres av en magnetfilm med i förhållande till längd och bredd mycket ringa tjocklek. Vid nollgenomgången av det av förmagnetiseringsströmmen och mätströmmen alstrade magnetfältet induceras en utgångspuls i förmagnetiseringslind- ningen respektive i en separat induktionslindning, vilken puls" entydigt och med stor noggrannhet markerar tidpunkten för mag- netfältets nollgenomgång. Av nackdel är härvid att förmagneti- seringslindningen respektive induktionslindningen, från vilken utgångspulserna uttages, är induktivt kopplad med mätledaren.

I mätledaren flytande högfrekventa störsignaler överföres så- lunda induktivt på den såsom utgångslindning tjänande förmag- netiseringslindningen eller induktionslindningen, där de över- lagras på utgångspulserna. I den till mättransformatorn anslutna utvärderingskopplingen kan sådana störsignaler ej utan vidare särskiljas från de utgângspulser som markerar magnetfältets nollgenomgângar. En undertryckning av störsignalerna i utvärde- ringskopplingen är ej möjlig om spektrum för störsignalerna är lika med spektrum för utgångspulserna eller ligger i när- heten av detta. Den i patentkraven angivna uppfinningen syftar även till erbjudande av en mättransformator, hos vilken utgångs- *pulserna kan uttagas direkt på magnetfältkomparatorn.

Med mättransformatorn enligt uppfinningen uppnås långt- gående okänslighet gentemot störsignaler i mätledaren. En ändring av den magnetoresistiva magnetfilmens motstånd uppträder endast vid tidpunkten för nollgenomgången. För att störsigna- lerna skall ha någon inverkan måste de sålunda antingen uppträda i närheten av denna tidpunkt eller vara mycket starka för att en ändring av magnetfílmens magnetiseringsriktning skall åstad- kommas} vilket statistiskt är väsentligt osannolikare än vid det ovan beskrivna störningsfallet. Ytterligare en fördel består 7807651-0 däri, att förmagnetiseringsströmmen ej framkallar någon stör- signal i den magnetoresistiva magnetfilmen, vilken signal skulle kunna överlagras på det på magnetfilmens kontakter uttagbara utgångspulserna. Därigenom uppstår även den fördelen att för- magnetiseringsströmmen ej behöver lyda någon konstant funktion, utan exempelvis kan vara en trappstegsformig signal.

Uppfinningen består i de i patentkraven angivna särdragen.

Nedan beskrivs några utföringsexempel av uppfinningen under hänvisning till ritningarna. På ritningarna visar: fig 1 en känd mättransformator, fig 2 en på ett substrat anbringad magnetfilm, fig 3 - 7 olika utföringsformer av mättransformatorer med en magnetkärna, fig 8 ett diagram, fig 9 och 10 strömdelare för mätströmmen, fig 11 - 13 olika mättransformatorer utan magnetkärna, fig 14 en mättransformator i sidovy, fig 15 delar av mättransformatorn enligt fig 14, fig 16 och 17 varianter av fig 15, fig 18 och 19 ytterligare mättransformatorer i sidovy, och fig 20 en del av mättransformatorn enligt fig 19 sedd uppifrån.

I fig 2 avser hänvisningsbeteckningen 5 en företrädesvis anisotrop magnetfilm, vars tjocklek d är mycket ringa i för- hållande till längden h och bredden b. Denna magnetfilm 5, vilken enligt uppfinningen tjänar såsom magnetfältskomparator, är före- trädesvis anbringad på ett icke magnetiskt substrat 6, som ger den erforderliga mekaniska hållfastheten och som exempelvis kan bestå av en glas- eller plastplatta. Anbringningen av magnet- filmen 5 på substratet 6 kan ske enligt kända förfaranden genom påångning i vakuum eller genom galvanisk skiktning. Magnetfil- men 5 kan exempelvis även vara en genom valsning framställd på substratet 6 klistrad folie. Såsom material för magnetfilmen 5 lämpar sig exempelvis kända NiFe- eller NiFeCr-magnetlege- ringar.

Den anisotropa magnetfilmen 5 kan i den nedan beskrivna mättransformatorn i princip drivas i den magnetiska preferens- '7807¶."É5§1““0 4 riktningen eller i den svåra riktningen. Vid drivning i preferensriktningen skall koerzitivfältstyrkan hos magnetfil- men 5 vara så liten som möjligt och vägghastigheten vara så stor som möjligt. Vid drivning i den svåra riktningen är en så ringa anisotropifältstyrka som möjligt av fördel. Funktions- beskrivningen av de nedan beskrivna utföringsexemplen avser drivning iiden magnetiska preferensriktningen} vilken visat sig vara speciellt fördelaktig. I I fig 3 betecknas samma delar som i fig 1 och 2 med samma hänvisningsbeteckningar. En magnetkärna 7, som består av ferromagnetiskt material med hög permeabilitet, som återigen uppbär förmagnetiseringslindningen 3 och tångformigt omfattar mätledaren 2, skiljer sig från magnetkärnan 1 i fig 1 genom -en luftspalt 8, som överbryggas med magnetfilmen 5. De båda långsideändarna av magnetfilmen 5 är fästade på yttersta mantel- ytan av magnetkärnan 7, exempelvis fastlimmade där. Magnetfil- men 5 är lämpligen väsentligt längre än luftspalten 8, så att så stora beröringsytor 9 som möjligt uppstår mellan magnetkärnan 7 och magnetfilmen 5. Ifall magnetfilmen 5 är anordnad på ett substrat 6 (fig 2) ligger detta i fig 3 för tydlighets skull ej"visade substratet lämpligen på den från magnetkärnan 7 vända yttre ytan av magnetfilmen 5, så att ingen luftspalt uppstår vid beröringsytorna 9 mellan magnetkärnan 7 och magnetfilmen 5.

Bredden av magnetfilmen 5 motsvarar ungefär magnetkärnans 1 bredd. _ " _ _ 7 Den beskrivna mättransformatorn arbetar enligt följande: I vilotillståndet är magnetfilmen 5 mättad och motsvarar dess permeabilitet permeabiliteten för vakuum. Genom mätström- men Im och förmagnetiseringsströmmen IV, vilka flödar genom V magnetkärnan 7, uppbyggs ett magnetiskt ytterfält Ha i luft- spalten 8, där magnetfilmen 5-är anordnad. För detta fält gäller under antagande av ideala förhållanden: varvid nv är förmagnetiseringslindningens 3 lindningstal, nm f är mätledarens 2 lindningstal och laär längden av luftspalten 8.

Så snart detta ytterfält Ha överskrider väggrörelsefältstyrkan 7807651 'O hos magnetfilmen 5 börjar ett ommagnetiseringsförlopp i magnet- filmen, vilket låter sig tydas såsom förskjutningen av en Blochvägg. Denna förskjutning sker mycket snabbt, så att magne- tiseringen noll uppträder i magnetfilmen 5 mitt emot tillstån- det Ha = 0 med endast mycket ringa fördröjning. I detta tids- intervall är magnetfilmens 5 permeabilitet mycket stor. Den magnetiska kretsen är maximalt sluten över magnetfilmen och magnetflödet i den magnetiska kretsen stiger brant. Denna magnetflödesändring yttrar sig i ett brant spänningssprång i förmagnetiseringslindningen 3 och eventuellt i en induktions- lindning 4 (fig 1). Därefter mättas magnetfilmen 5 i den andra riktningen, varvid dess permeabilitet åter motsvarar permeabiliteten för vakuum samt varvid Blochväggen har genom- löpt hela filmbredden.

För det effektiva magnetfältet Heff som kopplar om mag- netfilmen 5 gäller: n ' I +n I a -4flMs _ v v m m _ _ L Heff ' 1 _ l (l + g )» A ' po Pr l - pr varvid L är längden av den magnetiska kretsen i magnetkärnan 7, A dess tvärsnittsyta, a tvärsnittsytan av magnetfilmen 5, Ms magnetfílmens mättningsmagnetisering, po den absoluta permea- biliteten och pr den relativa permeabiliteten för magnetkärnan.

Proportionalitetsvillkoret ~(n 'I +n -I)=2I H V V IH H1 eff är uppfyllt när den andra termen i ovanstående ekvation för Heff försvinner. Sålunda gäller: A 59 a och/eller l - pr 5? L Uppfyllande av den andra olikheten ger dessutom största möj- liga proportionalitetsfaktor k = %-mellan Heff och 2.I, efter- som det då gäller: 1>> If 1 r vaïoveswo Mätströmmen Im och förmagnetiseringsströmmen IV omvandlas så- lunda vid orten för den såsom magnetfältkomparator arbetande magnetfilmen 5 via omvägen över det magnetiska flödet i magnet- kärnan 7 i exakt proportionella magnetfält. Tidpunkten för nollgenomgången för detta magnetfält markeras entydigt och med stor noggrannhet av en utgângspuls, som uppvisar stor branthet och en minimal fördröjning i förhållande till händelsen få;I = 0. Vidare är tidsläget för utgängspulsen i stor utsträck- ning oberoende av den vinkel under vilken strömmarna Im och Ivl korsar varandra i ström-tidsdiagrammet.

Ovan nämnda fördelar beror på de speciella magnetiska öegenskaper som kan uppnås med en mycket tunn magnetfilm, näm- ligen en liten dynamisk koerzitivfältstyrka,en stor omkopplings- , hastighet av magnetfilmen, små virvelströmsförluster, liten , mättningsfältstyrka, liten avmagnetisering (klippning), liten dispersion av de magnetiska egenskaperna inom den lilla och tunna magnetfilmen genom hög metallurgisk renhet och homogeni- tet samt hög uniaxiell anisotropi. _öMagnetfilmens 5 tjocklek D skall högst uppgå till några mikrometer för att hålla mättningsfältstyrkan, avmagnetiseringen och virvelströmförlusterna så små som möjligt. En större film- tjocklek yttrar sig visserligen i ett större energiinnehåll av utgångspulserna, men resulterar framförallt i en tidsbreddning och ej i en spänningsmässig förstoring av utgångspulserna.

Speciellt uppgår filmtjockleken D lämpligen till högst 2 mikro- meter¿ Detta ger försumbara virvelströmsförluster i magnetfil- men 5 och därmed en kopplingssnabbhet, som endast begränsas av magnetfilmens materialparametrar, såsom väggmobilitet, renhet osv. I I Ytterligare fördelar hos den beskrivna mättransformatorn ligger i att den är lätt att framställa och i de magnetiska parametrarnas motståndskraft mot mekanisk påkänning, i fri- heten från magnetostriktion, möjligheten till kontinuerlig framställning och den problemlösa fastsättningsmöjligheten av magnetfilmen 5 genom limning eller dylikt. 7 Fig 4 - 7 visar fördelaktiga utföringsformer av förmag- netiseringslindningen 3, induktionslindningen 4 och magnet- kärnan, vilka i stor utsträckning kan kombineras med varandra. 7807651 '-0 I fig 4 - 6 är förmagnetiseringslindningen 3 och induktions- lindningen 4 utformade såsom cylindriska spolar, vilka i fig 4 och 5 är anordnade axiellt bredvid varandra och i fig 6 är an- ordnade koncentriskt. I fig 7 slingrar sig induktionslindningen 4 kring magnetfilmen 5 i området för luftspalten, varigenom överhörning av förmagnetiseringsströmmen IV på induktionslind- ningen 4 i hög grad förhindras.

Magnetkärnan 10 enligt fig 4 består av en U-formig del med inåt avvinklade polskor 11, 12, på vars i ett gemensamt plan liggande polytor magnetfilmen 5 är fästad. Magnetkärnan 13 enligt fig 5 består ävenledes av en U-formig del med inåt av- vinklade polskor 14, 15, varvid dock polskornas innerytor 16, 17 åter förlöper parallellt med den U-formiga delens skänklar.

Därigenom kan mättningsfenomen i polskorna 14, 15 undvikas.

Den U-formiga magnetkärnan enligt fig 6 och 7 uppvisar inga polskor. Längden av luftspalten motsvarar ungefär förmag- netiseringslindningens 3 spolbredd.

Vid de beskrivna mättransformatorerna kan förmagnetise- ringslindningens 3 lindningstal nv, induktionslindningens 4 lindningstal ns och luftspaltens 8 längd l (fig 3) i stor ut- sträckning väljas oberoende av varandra. Med lindningstalet nv anpassas förmagnetiseringsströmmen IV, som i och för undvikande av kostsamma hjälpmedel för dess alstring lämpligen ej har större amplitud än några tiotal milliampere, till mätströmmen Im.

Lindningstalet ns bestämmer höjden av den inducerade utgångs- spänningen Ua. Med valet av luftspaltlängden l fastlägges den i luftspalten 8 alstrade fältstyrkan Ha.

Fig 8 visar förloppet av utgångsspänningen Ua såsom funktion av tiden t vid en mättransformator enligt fig 4 med följande data: Magnetkärnas 10 material Ferrit Magnetfilmens 5 material NiFe Magnetfilmens 5 längd h 5 mm Magnetfilmens 5 bredd b 1 mm Magnetfilmens 5 tjocklek d 1,5 pm Luftspaltens l längd 1 mm Lindningens 3 lindningstal nv 250 r 'zaovesfio 8 forts Lindningens 4 lindningstal ns 7 250 Strömmens IV amplitud 20 mA Strömmens IV frekvens 1 kHz Därvid uppmättes en amplítud på utgångspulsen på 30 mV, en stig- tid tr på 5 ps, en falltid tf på 11 ps samt en pulsvaraktighettp på 10 ps.

För att mycket starka strömmar skall kunna mätas med mät- transformatorn och för att lindningstalet nv samt förmagnetise- ringsströmen IV trots detta skall kunna hållas inom godtagbara gränser kan det vara lämpligt att med hjälp av en strömdelare dela upp den ström som skall mätas i mätströmmen Im och en för- biledningsström. Fig 9 och 10 visar fördelaktiga utföringsformer av en sådan strömdelare. , rströmdelaren 19 enligt fig 9 består av en enda metall- platta,.som'uppvisar strömanslutningar 20, 21 samt ett längsmed strömflödesriktningen förlöpande snitt 22, som uppdelar metall- _ plattans míttparti i en mätströmgren 23 och en förbilednings- strömgren 24. De båda strömgrenarna 23, 24 är halvcirkelformigt utbuktade i motsatta riktningar och bildar en ögla, som kan införas i magnetkärnan 7, 10, 13 eller 18 på sådant sätt, att magnetkärnans magnetiska krets omsluter mätströmgrenen 23.

V Big 10 visar en ävenledes av en enda, i detta fall platt metallplatta bestående strömdelare 25 med strömanslutningar 26, 27, en förbiledningsströmgren 28 och en från denna genom en utstansad urskärning 29 separerad mätströmgren 30. Magnetkär- nan 1, 10, 13 eller 18 införes här i urskärningen 29, så att magnetkärnans magnetiska krets omsluter mätströmgrenen 30. Ütformningen av strömdelarna 19 resp 25 såsom metall- plattor i ett stycke säkerställer ett konstant av omgivningen oberoende strömdelningsförhållande. Den genom strömdelaren_19 resp 25 förorsakade fasförskjutningen 1 (G)= cykelfrekvens, L = mättransformatorns induktívitet, R = resistansen av mätströmgrenarna 23 resp 30) kan hållas liten, om ett litet tvärsnitt väljes för metallplattan och därmed ett stort resistansvärde R erhålles för mätströmgrenen samt genom 7807651-0 en motsvarande dimensionering av mättransformatorn genom val av en så liten induktivitet L som möjligt. En viss kompensation av fasförskjutningen T erhålles redan genom magnetfilmens 5 ändliga omkopplingshastighet. En eventuellt nödvändig till- kommande kompensering kan uppnås med enkla fasförskjutningslän- kar eller genom beläggning av förbiledningsströmgrenen 24 resp 28 med ett mjukmagnetiskt skikt av lämplig tjocklek.

Vid den ovan beskrivna mättransformatorn sker, såsom redan omnämnts, omvandlingen av mätströmmen Im och förmagneti- seringsströmmen IV i proportionella magnetfält via omvägen över magnetflödet i en magnetkärna. Nedan beskrivs några utförings- exempel, enligt vilka mätströmmen Im och förmagnetiseringsström- men IV vid orten för magnetfilmen 5 direkt omvandlas i propor- tionella magnetfält, så att ingen magnetkärna är nödvändig.

I fig 11 visas en mätledare 31 i form av en flatledare, som leder mätströmmen Im. Förmagnetiseringslindningen 3 bildas av en skivformig flatspole 32. Magnetfilmen 5 är anordnad mel- lan mätledaren 31 och en till denna parallell del av flatspolen 3 och i en zon, i vilken både det av mätströmmen Im alstrade magnetiska ytfältet av mätledaren 31 och det av förmagnetise- ringsströmmen IV alstrade magnetiska ytfältet av flatspolen 32 är homogena. En sådan endast av geometriska faktorer beroende zon av homogena magnetfält kan åstadkommas om mätledaren 31 och den till denna parallella delen av flatspolen 32 ligger så nära varandra som möjligt och uppvisar ett så platt tvärsnitt som möjligt, dvs en i förhållande till bredden b1 resp b2 ringa tjocklek d1 resp dz.

Flatspolen 32 kan i beroende avlindningsläge vara fram- ställd såsom självbärande spole av band eller av tråd med en eller flera lindningar. Vidare kan flatspolen bestå av en eller flera ledarplattor, vilka på ena eller båda sidor uppvisar ett spiralformigt kopparskikt såsom vid etsade, tryckta kopplingar.

Magnetfilmen 5 kan exempelvis vara limmad direkt på mätledaren 31.

Mättransformatorn enligt fig 12 skiljer sig från mät- transformatorn enligt fig 11 endast därigenom att förmagneti- seringslindningen 3 bildas av en flat cylinderspole, varvid magnetfilmen ligger mellan mätledaren 31 och en flat sida av cylinderspolen. Vid orten för magnetfilmen 5 överlagras spolens 33 7807 61.51 -0 ytterfält och mätledarens 31 ytfält på varandra. 7 I fig 13 avser hänvisningsbeteckningen 34 en flat cy- linderspole, som bildar förmagnetiseringslindningen 3 och som omsluter magnetfilmen 5. En såsom flat ledare utformad mät- ledare 35, som leder mätströmmen Im, omsluter den flata cylin- rderspolen 34 såsom en ögla. Vid orten för magnetfilmen 5 över- lagras den'flata cylinderspolens 34 innerfält och magnetfältet av den genom mätledaren 35 bildade öglan på varandra. En magne- tisk återkoppling 36 av ett material med hög permeabilitet sörjer för en magnetisk förbindelse mellan de båda mitt emot 'varandra liggande ändarna av den ur den flata cylinderspolen34 utskjutande magnetfilmen 5 och reducerar därigenom avmagnetise- ringen (klippningen) i magnetfilmen 5. *_ De beskrivna mättransformatorerna tjänar till potential- I fri mätning av lik- eller växelströmmar. Genom seriekoppling av ett högohmigt motstånd med mätledaren, genom ersättning av mät- ¿ ledaren medwailindning med motsvarande höga lindningstal eller genom kombination av de båda nämnda möjligheterna kan även lik- eller växelspänningar mätas med transformatorerna. De av- ger mycket branta och smala utgångspulser, vars tidsförskjut- ning kan användas såsom mått på momentanvärdet av storleken och riktningen av den elektriska signal som skall mätas. De be- skrivna mättransformatorerna kan med fördel användas såsom ingångsomvandlare i statiska elektricitetsräknare.

I fig 14 avser hänvisningsbeteckningen 41 en magnet- kärna av ferromagnetiskt material, vars magnetkrets innesluter en mellan två polskor 42 liggande luftspalt 43, varvid pol- ytorna 44 av polskcrna 42 ligger i ett gemensamt plan. Magnet- kärnan 41 omsluter tångformigt en mätledare 45, vilken leder den ström Im som skall mätas. Vidare uppbär magnetkärnan 41 en förmagnetiseringslindning 46, vilken genomflytes av en exempelvis triangelformig förmagnetiseringsström IV.

De nedan beskrivna delarna av mättransformatorn visas för tydlighets skull i fig 14 i isärdraget läge. På ett icke magnetiskt elektriskt isolerande substrat 47 befinner sig en magnetfilm 48 av ferromagnetiskt, magnetoresistivt material med i förhållande till längd och bredd mycket ringa tjocklek.

Det är lämpligen magnetiskt anisotropt eller uniaxialt. Anbring- '7807651-0 11 ningen av magnetfilmen 48 på substratet 47 kan ske enligt kända förfaranden, exempelvis genom påångning i vakuum eller galvanisk påskiktning. För formgivning kan exempelvis foto- litografiska förfaranden användas. Såsom magnetoresístivt material lämpar sig företrädesvis NiFe-legeringar och därur härledda ternära (exempelvis NiFeCr eller NiFeCo) eller högre legeringar. Magnetfilmens 48 aktiva längd och bredd motsvarar dimensionerna för luftspalten 43 och uppgår exempelvis till vardera 1 mm. En typisk tjocklek för magnetfilmen 48 ligger i storleksordningen 40 nm. I och för undvikande av extremt små värden för tjockleken av magnetfilmen 48 och för uppnående av ett resistansvärde som trots detta är tillräckligt högt för detektering av resistansändringen kan magnetfilmen utformas meanderformigt. Långsideändarna av filmen 48 är belagda med ett ledarskikt 49 av guld, koppar eller dylikt och med en tjocklek på exempelvis 100 nm, varvid skiktets yttre ände upp- bär en kontakt 50 av starkt ledande material. Magnetkärnans 41 polytor 44 ligger ovanför ledarskikten 49 på sådant sätt att den med polytorna praktiskt taget i ett plan liggande magnet- filmen 48 överbryggar luftspalten 43. Magnetfilmens 48 magne- tiska preferensriktning kan ligga parallellt, vinkelrätt eller exempelvis i en vinkel på 450 i förhållande till riktningen av magnetfältet i luftspalten 43. Riktningen av den i magnetfilmen 48 flytande strömmen, vilken framkallas genom en till kontak- terna 50 anlagd ström- eller spänningskälla, är i det visade exemplet parallell med magnetfältets riktning.

Av fig 15 framgår anordningen av magnetfilmen, polytorna 44, ledarskikten 49 och kontakterna 50 sett från magnetkärnans 41 sida.

Den beskrivna mättransformatorn arbetar enligt följande: I vilotillståndet uppvisar magnetfilmen 48 en konstant ohmsk resistans av storleksordningen 100 ohm. Genom mätström- men Im och förmagnetiseríngsströmmen IV uppbygges ett magnet- fält i magnetkärnans 41 luftspalt 43. Vid detta magnetfälts nollgenomgång ändrar magnetfilmen 48 stegvis sin resistans.

Om en ström- eller spänningskälla anslutes till kontakterna 50 yttrar sig denna resistansändring i en spikformig spännings- eller strömpuls, som entydigt och med stor noggrannhet markerar 574807651 40 12 tidpunkten för magnetfältets nollgenomgång. Eftersom magnet- filmen 48 drivs till mättning är utgångspulsens höjd oberoende av magnetfältets styrka. Om-momentanvärdet av mätströmmen Im är skilt från noll överlagrar sig dess magnetiserande verkan 7förmagnetiseringsströmmens,verkan, varigenom en tidsförskjut- ning av utgångspulserna uppträder. Denna tidsförskjutning kan gutvärderas såsom ett mått på styrkan och riktningen av mätström- men Imfi en till kontakterna 50 anslutningsbar utvärderinge- .koppling.

Inkopplingen av magnetfältet i magnetfilmen 48 är som effektivast när den sker i magnetfilmens magnetiska preferens- riktning. Härvid antar dock den resistansändring som kan uppnås sitt minsta värde. Denna kan ökas om, i enlighet med fig 16, med 450 lutande band 51 av guld eller något annat starkt elekt- riskt ledande material anbringas på magnetfilmens 48 aktiva .yta. En sådan utformning av magnetfilmen 48, vilken kallas “barber pole", åstadkommer en vridning av magnetfilmens ström- riktning med 450.' Om magnetfilmens 48 magnetiska preferensriktning ej förlöper parallellt med magnetfältets riktning, utan bildar en vinkel på exempelvis 900 eller 450 med denna, är en korsad anordning i enlighet med fig 4 av fördel. I förhållande till fig 15 har magnetfilmen 48 tillsammans med ledarskikten 49 och_kontakterna.50 i fig 17 vridits i ritningens plan så att strömmen i magnetfilmen 48 flyter vinkelrätt mot magnetfältets riktning. K Anordningen enligt fig 18 skiljer sig från anordningen enligt fig 14 genom ett magnetskikt 52, som är anordnat mellan magnetfilmen 48 och substratet 47 och är isolerat från magnet- _* filmen 48 genom ett mycket tunnt isoleringsskikt 53. Magnet- skiktet 52 består ävenledes av en ferromagnetisk NiFe-legering, men är dock väsentligt tjockare än magnetfilmen 48. Den typiska tjockleken av magnetskiktet 52 uppgàrjtill 1 till 2 pm.

Magnetskiktet 52 möjliggör även en -god inkoppling av magnet- filmen när magnetfältet ej förlöper i riktningen för magnet- _ 'filmens 48 preferensaxel. På grund av den magnetiska kopplingen mellan magnetskiktet 52 och magnetfilmen 48 erhålles en stor resistansändring av magnetfilmen 48 i magnetfältets nollgenom- gång. 7807651-0 13 Magnetskiktet 52 kan företrädesvis användas vid en kor- sad anordning enligt fig 19 och 20. Magnetfilmen 48 befinner sig vid denna anordning på samma sätt som vid den korsade ut- föringsformen enligt fig 17 omedelbart på substratet 47 och upp- visar återigen ledarskikten 49 och kontakterna 50, varvid strömmens riktning i magnetfilmen 48 är vinkelrät mot magnet- fältets riktning mellan polytorna 44. Magnetfilmens 48 magnetiska preferensriktning är ävenledes vinkelrät mot magnetfältets rikt- ning. Magnetskiktet 52 anligger mot polytorna 44, överbryggar luftspalten 43 och korsar rätvinkligt magnetfilmen 48. Magnet- skiktets 52 magnetiska preferensriktning är parallell med rikt- ningen för magnetfältet. Magnetfilmen 48 ligger under magnet- skiktet 52, varvid ett icke visat, mycket tunnt isoleringsskikt elektriskt isolerar magnetfilmen 48 och magnetskiktet 52 från varandra. På grund av den magnetiska kopplingen mellan magnet- skiktet 52 och magnetfilmen 48 vrides magnetiseringen av magnet- filmen 48 i nollgenomgången för magnetfältet, så att en stark resistansändring är fastställbar på kontakterna 50.

Företrädesvis bildar magnetfilmen 48 tillsammans med ettrespektive tre motstånd en spänningsdelare eller en brygg- koppling. Dessa motstånd är lämpligen magnetoresistiva magnet- filmer av samma typ som magnetfilmen 48, så att temperaturin- verkan kompenseras. Vidare kan dessa motstånd även utsättas för magnetkärnans 41 magnetfält, så att deras utgångssignaler överlagras på för utvärderingen fördelaktigt sätt.

Självfallet kan den beskrivna med kontakter försedda magnetoresistiva magnetfilmen 48 även användas vid en mät- transformator enligt fig 11 - 13, vilken transformator ej uppvisar någon magnetkärna.

Claims (10)

7807651 '-00 14 Patentkrav

1. ä Mättransformator förpotentíalfri mätning av strömmar eller spänningar, innefattande en mätledare som leder en mät- ström, en förmagnetiseringslindning som leder en förmagnetise- ringsström och en magnetfältkomparator, som utsättes för det av mätströmmen och förmagnetiseringsströmmen alstrade magnet- fältet och genom det av förmagnetiseringsströmmen alstrade magnetfältet omväxlande styres i båda mättníngsriktningar, k ä n n'e t e c k n a d av att magnetfältkomparatorn utgöres- av en magnetfilm (5) med i förhållande till längd (h) och bredd (b) mycket ringa tjocklek (d). 7

2. Mättransformator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n~a d 'av att magnetfilmen (5) är anisotrop och magnetiseras i den magnetiska preferensriktningen. "

3. Mättransformator enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t'e c k - naa d' av att magnetfilmen (5) uppvisar en tjocklek (d) på högst några pm.

4.' Mättransformator enligt något av kraven 11- 3, k ä n - n e t e c k n a d av att mätströmmen (Im) och förmagnetise- ringsströmmen (IV) genomrlödar en magnetkärna (7, 10, 13, 18), att en luftspalt (8) hos magnetkärnan överbryggas med magnet- filmen (5) och att de båda ändarna av magnetfilmen (5) är fästade vid varsin polsko (11, 12, 14, 15) hos magnetkärnan (10, 13).,

5. Mättransformator enligt krav 4, k ä n n e t e czk n a d av att magnetkärnans (7, 10, 13, 18) magnetiska krets omsluter en mätströmgren (23, 30) i en av en enda metallplatta bildad strömdelare (19, 25).

6. 1 Mättransformator enligt något av kraven 1 --3, k ä n - n e t e c k n a d av att mätledaren (31, 35) utgöres av en plattledare och att förmagnetiseringslindningen (3) utgöres av en spole (32, 33, 34) med platt tvärsnitt, samt att magnetfil- men (5) är anordnad i en zon, i vilken både mätströmmen (Im) och 4förmagnetiseringsströmmen (IV) alstrar ett homogent magnetfält.

7. Mättransformator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att magnetfilmen (48) består av ferromagnetiskt magneto- resistivt material och uppvisar kontakter (50) för anslutning * till en ström- eller spänningskälla. _

8. Mättransformator enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d ?soves1-o 15 av att magnetfilmen (48) är meanderformig.

9. Mättransformator enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att magnetfilmen (48) är försedd med skikt av sneda band (51) av elektriskt ledande material.

10. Mättransformator enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att magnetfilmen (48) är magnetiskt kopplad med ett magnet- skikt (52), som är tjockare än magnetfilmen (48).