WO2009119238A1 - 電流検出器およびこれを用いた電力量計 - Google Patents

電流検出器およびこれを用いた電力量計 Download PDF

Info

Publication number
WO2009119238A1
WO2009119238A1 PCT/JP2009/053495 JP2009053495W WO2009119238A1 WO 2009119238 A1 WO2009119238 A1 WO 2009119238A1 JP 2009053495 W JP2009053495 W JP 2009053495W WO 2009119238 A1 WO2009119238 A1 WO 2009119238A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
conductor
current
conversion element
magnetoelectric conversion
width
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/053495
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雄太 黒木
冬樹 黒川
光弘 迫山
Original Assignee
株式会社 東芝
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社 東芝 filed Critical 株式会社 東芝
Priority to US12/922,700 priority Critical patent/US8217643B2/en
Priority to CN2009801080956A priority patent/CN101965520A/zh
Publication of WO2009119238A1 publication Critical patent/WO2009119238A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/207—Constructional details independent of the type of device used
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/08—Arrangements for measuring electric power or power factor by using galvanomagnetic-effect devices, e.g. Hall-effect devices

Definitions

  • the present invention relates to a current detector for detecting the magnitude of a current flowing through a conductor by magnetoelectric conversion and a watt hour meter using the current detector.
  • a current detector provided with a magnetoelectric conversion element as shown in FIG. 1 is used for a current measuring unit (see Patent Document 1).
  • This current detector is arranged at the center of the loop-shaped current path 1b so that the conductor 1 forming the loop-shaped current path 1b and the magnetic flux F generated by the test current I flowing through the current path 1b pass through.
  • the magnetoelectric conversion element 2 and the ferromagnetic body 3 arranged to collect the magnetic flux F around the magnetoelectric conversion element 2 are provided.
  • This current detector has a simple structure and an easy fixing method of the magnetoelectric conversion element. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.
  • the current detector uses a magnetoelectric conversion element for current detection, the primary side and the secondary side of the current detector are electrically insulated. For this reason, this current detector can also play the role which protects the circuit connected to the secondary side of the current detector.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 05-223849 Japanese Patent Laid-Open No. 05-223849
  • the above-described conventional current detector can accurately measure due to the mutual interference of magnetic fields generated by the test current flowing through the adjacent conductors, the influence of external noise, and the displacement of the position due to the secular change of the magnetoelectric transducer. It may disappear.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and the problem is to provide a small and inexpensive current detector that can accurately measure and a watt hour meter using the current detector. It is in.
  • a current detector includes a plate-shaped conductor having a predetermined width that is folded in parallel in the middle of a longitudinal direction forming a loop-shaped current path, and A magneto-electric conversion element that is installed between the conductors facing in parallel so that the magnetosensitive axis is oriented in the width direction of the conductor and the length in the magnetosensitive axis direction is smaller than the width of the conductor.
  • the length of the magnetoelectric conversion element in the direction of the magnetic sensitive axis is sufficiently smaller than the width of the upper conductor and the lower conductor. Magnetic flux density is large and uniform. Accordingly, the detection sensitivity is improved as compared with the conventional current detector. As a result, accurate weighing is possible. Furthermore, the current detector can be made small and inexpensive.
  • a current detector is connected to a first conductor having a predetermined width which is folded in the middle of a longitudinal direction to form a loop-shaped first current path and faced in parallel, and the first conductor.
  • a U-shaped plate-like conductor constituting a second conductor having the same width as the predetermined width and folded in the middle of the longitudinal direction to form a loop-shaped second current path and opposed in parallel to each other
  • the first magnetoelectric conversion is configured such that the magnetosensitive axis is disposed between the first conductors arranged in the width direction of the first conductor and the length in the magnetosensitive axis direction is smaller than the width of the first conductor.
  • a magnetosensitive axis is installed between the element and the second opposing conductor, and the length in the magnetosensitive axis direction is smaller than the width of the second conductor.
  • a second magnetoelectric conversion element configured and connected in series with the first magnetoelectric conversion element. .
  • the first magnetoelectric conversion element is disposed between the opposing first conductors forming the first current path, and the second magnetoelectric conversion element is the second current path. Between the opposing second conductors forming The first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element are connected in series. With such a configuration, detection sensitivity can be improved.
  • the second magnetoelectric conversion element is connected to the first magnetoelectric conversion element so that the polarity is reversed.
  • Such a configuration improves detection sensitivity and cancels the influence of an external magnetic field.
  • the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element are arranged such that their magnetosensitive axes are the same axis. preferable.
  • each magnetoelectric conversion element can eliminate mutual interference and improve detection sensitivity.
  • the watt-hour meter includes a current measuring unit that measures current, a voltage measuring unit that measures voltage, a current measured by the current measuring unit, and a voltage measured by the voltage measuring unit. And an output unit that outputs the amount of power calculated by the power amount calculation unit.
  • the current measuring unit has a magnetosensitive axis between a plate-like conductor having a predetermined width that is folded and opposed in the middle in the longitudinal direction to form a loop-shaped current path, and the conductor that is opposed in parallel.
  • a magnetoelectric transducer having a length in the direction of the magnetosensitive axis that is smaller than the width of the conductor.
  • the watt-hour meter according to the third feature of the present invention is configured using the current detector according to the first feature of the present invention, and improves the detection sensitivity as compared with the conventional current detector. Therefore, accurate weighing is possible, and a small and inexpensive configuration can be realized.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a current detector according to Embodiment 1 of the present invention. It is a figure which shows the magnetoelectric conversion element used with the current detector which concerns on Example 1 of this invention. It is a figure which shows the other magnetoelectric conversion element used with the current detector which concerns on Example 1 of this invention. It is a figure for demonstrating an effect
  • the current detector according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 2 is formed by folding a plate-like conductor 4 having a predetermined width w1 substantially at the center in the longitudinal direction, so that the upper conductors 4a facing each other in parallel with a gap h. And the lower conductor 4b.
  • a loop-shaped current path (hereinafter referred to as “loop current path”) 2a is formed.
  • the loop current path may be formed by cutting.
  • the magnetoelectric conversion element 2 is installed so as to have detection sensitivity with respect to a magnetic field direction (right direction in FIG. 2) generated when the test current I flows through the loop current path 2a.
  • the magnetoelectric conversion element 2 is installed such that the magnetosensitive axis is in the width direction of the upper conductor 4a and the lower conductor 4b.
  • the length a of the magnetoelectric conversion element 2 in the magnetic sensitive axis direction is exaggerated in FIG. 2, it is sufficiently smaller than the width w1 of the upper conductor 4a and the lower conductor 4b.
  • the magnetoelectric conversion element 2 is constituted by, for example, a coil 7 wound around a magnetic core 8 as shown in FIG.
  • the magnetoelectric conversion element 2 detects a magnetic flux linked to the magnetic sensitive surface 9 (surface orthogonal to the magnetic sensitive axis) of the magnetic core 8 and outputs a current corresponding to the magnetic flux density.
  • the magnetoelectric conversion element 2 may be a Hall element 10 as shown in FIG.
  • the test current I flows through the loop current path 2a from the lower conductor 4b to the upper conductor 4a.
  • the magnetic flux obtained by adding and synthesizing the magnetic fluxes generated by the upper conductor 4a and the lower conductor 4b penetrates the magnetoelectric conversion element 2 from the left side to the right side in FIG.
  • the current detector according to the first embodiment is compared with a general current detector that detects a magnetic flux generated by a test current flowing in one direction through a linear current path made of a linear conductor by a magnetoelectric transducer.
  • the detection sensitivity is improved.
  • the magnetoelectric conversion element 2 is configured such that the length a in the magnetosensitive axis direction is sufficiently smaller than the width w1 of the upper conductor 4a and the lower conductor 4b. For this reason, there exists an effect
  • FIG. 6A is a diagram showing a magnetic field generated by a conventional current detector.
  • this conventional current detector it cannot be said that the length of the magnetoelectric conversion element 2 in the magnetosensitive axis direction is sufficiently smaller than the thickness of the conductor 1b. For this reason, a magnetic flux spreads on the magnetosensitive surface of the magnetoelectric conversion element 2, and the magnetic flux density on the magnetosensitive surface is small.
  • the length a of the magnetoelectric conversion element 2 in the magnetic sensitive axis direction is sufficiently smaller than the width w1 of the upper conductor 4a and the lower conductor 4b. For this reason, the magnetic flux density is uniform and large on the magnetosensitive surface of the magnetoelectric transducer 2.
  • the current detector according to the first embodiment has improved detection sensitivity compared to the conventional current detector.
  • the current detector according to the first embodiment can compensate for the positional accuracy because the output of the magnetoelectric conversion element 2 does not change even if the magnetoelectric conversion element 2 is displaced in the position of the magnetosensitive axis direction. it can.
  • the length a of the magnetoelectric conversion element 2 in the direction of the magnetic sensitive axis is sufficiently smaller than the width w1 of the upper conductor 4a and the lower conductor 4b. For this reason, the current detector according to the first embodiment can arrange a plurality of magnetoelectric conversion elements 2. Moreover, a high-output detection signal is obtained by arranging the plurality of magnetoelectric conversion elements 2 in the current detector.
  • the current density in the conductor 4 increases, and the magnetic flux penetrating the magnetoelectric conversion element 2 increases. For this reason, the detection sensitivity of the magnetoelectric transducer 2 is improved.
  • the magnetic flux penetrating the magnetoelectric transducer 2 is uniform by setting the cut length d of the loop current path 2a to 40 mm and the gap h of the loop current path 2a to 2.5 mm. It was confirmed that By adopting the loop current path 2a having such a dimension, the magnetic flux penetrating the magnetoelectric conversion element 2 becomes uniform, and the output of the magnetoelectric conversion element 2 with respect to the displacement of the position of the magnetoelectric conversion element 2 in the gap direction of the conductor 4 is obtained. Therefore, the positional accuracy can be compensated.
  • FIG. 7A and 7B are diagrams showing current detectors installed side by side.
  • FIG. 7A is an external perspective view
  • FIG. 7B is a plan view
  • FIG. 7C is a side view
  • FIG. 9A and 9B are diagrams showing the structure of the current detector according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9A is an external perspective view
  • FIG. 9B is a plan view
  • FIG. 9C is a side view
  • FIG. 9D is a front view.
  • the U-shaped plate-like conductor 5 having a predetermined width w2 is folded back at substantially the center in the longitudinal direction, so that the upper conductors are opposed to each other in parallel with the gap h. And the lower conductor. In this way, the first conductor 5a having the predetermined width w1 forms the first loop current path 3a, and the second conductor 5b having the predetermined width w1 forms the second loop current path 3b.
  • the first conductor 5a and the second conductor 5b are formed by folding a U-shaped plate-shaped conductor 5 and connected at the bottom of the U-shape.
  • Each of the first conductor 5a and the second conductor 5b has a structure (such as a dimension) corresponding to the current detector according to the first embodiment.
  • the U shape and the first conductor 5a and the second conductor 5b may be formed by cutting.
  • the first magnetoelectric conversion element 2 is installed at the center of the gap formed by the upper conductor and the lower conductor of the first conductor 5a, that is, at the center of the first loop current path 3a.
  • the second magnetoelectric conversion element 6 is installed at the center of the gap formed by the upper conductor and the lower conductor of the second conductor 5b, that is, at the center of the second loop current path 3b.
  • the first magnetoelectric conversion element 2 has detection sensitivity with respect to a magnetic field direction (right direction in FIG. 9A) generated when a current flows in the first loop current path 3a.
  • the magnetic sensitive axis is installed in the width direction of the first conductor 5a and the magnetic sensitive axis direction is the magnetic field direction.
  • the second magnetoelectric conversion element 6 is specifically configured to have detection sensitivity with respect to the direction of the magnetic field generated by the current flowing through the second loop current path 3b (the left direction in FIG. 9A). Is installed such that the magnetic sensitive axis is in the width direction of the second conductor 5b and the magnetic sensitive axis direction is in the magnetic field direction. Therefore, the magnetosensitive axis direction of the second magnetoelectric conversion element 6 is opposite to the magnetosensitive axis direction of the first magnetoelectric conversion element 2.
  • each of the first magnetoelectric conversion element 2 and the second magnetoelectric conversion element 6 in the magnetosensitive axis direction is sufficiently smaller than the width w1 of the upper conductor and the lower conductor.
  • the first magnetoelectric conversion element 2 and the second magnetoelectric conversion element 6 are connected in series so that the direction of the magnetosensitive axis (the position of the magnetosensitive surface indicated by a black circle in FIG. 10) is reversed. Connected to. That is, the first magnetoelectric conversion element 2 and the second magnetoelectric conversion element 6 are connected in series so that the polarities are reversed.
  • the 1st magnetoelectric conversion element 2 and the 2nd magnetoelectric conversion element 6 are comprised using the coil 7 wound around the magnetic core 8, or the Hall element 10, similarly to the current detector according to the first embodiment. Can do.
  • the magnetic flux generated in the linear current path is detected by the magnetoelectric conversion element as in the conventional current detector. Compared to the case, the detection sensitivity is improved. Furthermore, in the current detector according to the second embodiment, the magnetic flux density is large and uniform on the magnetic sensitive surfaces of the first magnetoelectric conversion element 2 and the second magnetoelectric conversion element 6. For this reason, the detection sensitivity of the current detector according to the second embodiment is improved as compared with the conventional current detector.
  • the magnetic flux generated by the first magnetoelectric transducer 2 for detecting the magnetic flux generated by the test current I flowing through the first loop current path 3a and the test current I flowing through the second loop current path 3b. Is connected in series with the second magnetoelectric conversion element 6 for detecting. Therefore, the output of the first magnetoelectric conversion element 2 and the output of the second magnetoelectric conversion element 6 are superimposed and are approximately doubled. For this reason, the current detector according to the second embodiment is more sensitive than the current detector according to the first embodiment described above.
  • the same output is obtained by the first magnetoelectric conversion element 2 and the second magnetoelectric conversion element 6 with respect to a uniform magnetic field from the outside.
  • the first magnetoelectric conversion element 2 and the second magnetoelectric conversion element 6 are connected so that their polarities are reversed, the outputs of the respective magnetoelectric conversion elements cancel each other. As a result, interference from an external magnetic field can be avoided.
  • first magnetoelectric conversion element 2 and the second magnetoelectric conversion element 6 are arranged so that their magnetosensitive axes are the same axis. For this reason, mutual interference between the magnetoelectric transducers 2 and 6 can be eliminated, and the detection sensitivity is improved.
  • FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of an electronic watt-hour meter using the current detector according to Example 1 or Example 2 described above.
  • This electronic watt-hour meter includes a current measuring unit 51, a voltage measuring unit 52, a power amount calculating unit 53, a liquid crystal display unit 54, and an LED (light emitting diode) 55.
  • the liquid crystal display unit 54 and the LED 55 correspond to the output unit of the electronic watt-hour meter of the present invention.
  • the current measuring unit 51 is configured by the current detector according to Example 1 or Example 2 described above, measures the current flowing through the electronic watt-hour meter, and sends it to the power amount calculating unit 53 as a current signal.
  • the voltage measurement unit 52 measures the voltage applied to the electronic watt-hour meter, and sends it to the power amount calculation unit 53 as a voltage signal.
  • the power amount calculation unit 53 calculates the power amount from the current signal sent from the current measurement unit 51 and the voltage signal sent from the voltage measurement unit 52, and generates a pulse signal proportional to the obtained power amount. Then, it is sent to the liquid crystal display unit 54 and / or the LED 55. Thereby, the electric energy is displayed on the liquid crystal display unit 54 and / or the LED 55.
  • the present invention can be used for an electronic watt-hour meter.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Abstract

　電流検出器は、ループ状の電流路（２ａ）を形成する長手方向の途中で折り返し平行に対向させた所定幅（ｗ１）の板状導体（４）と、前記平行に対向させた導体（４；４ａ、４ｂ）の間に感磁軸が前記導体（４）の幅方向に向くように設置されると共に感磁軸方向の長さ（ａ）が前記導体の幅（ｗ１）より小さく構成された磁電変換素子（２）と、を備える。

Description

電流検出器およびこれを用いた電力量計
　本発明は、磁電変換により導体を流れる電流の大きさを検出する電流検出器およびこれを用いた電力量計に関する。
　従来の電子式電力量計では、図１に示すような磁電変換素子を備えた電流検出器が電流計測部に用いられている（特許文献１参照）。この電流検出器は、ループ状の電流路１ｂを形成する導体１と、電流路１ｂに流れる被検電流Ｉによって発生する磁束Ｆが貫通するようにループ状の電流路１ｂの中心に配置された磁電変換素子２と、磁電変換素子２の周囲に磁束Ｆを集めるために配置された強磁性体３と、を備える。
　この電流検出器は、構造が簡単で、磁電変換素子の固定方法も容易である。そのため、製造コストの低化を図ることができる。また、この電流検出器は磁電変換素子を電流の検出に用いているので、電流検出器の一次側と二次側が電気的に絶縁される。このため、この電流検出器は、電流検出器の二次側に接続された回路を保護する役割も果たすことができる。
特開平０５－２２３８４９号公報
　しかし、上述した従来の電流検出器は、近接した導体を流れる被検電流によって発生する磁界の相互干渉、外部ノイズの影響、磁電変換素子の経年変化による位置のズレなどによって、正確な計量ができなくなる場合がある。
　また、検出感度向上のために、強磁性体を配置したり、磁電変換素子のコイルの巻数を増やしたりすると、電流検出器が大型化すると共に、高価になるという問題もある。
　本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、その課題は、正確な計量が可能であり、しかも小型かつ安価な電流検出器およびこれを用いた電力量計を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明の第１の特徴に係る電流検出器は、ループ状の電流路を形成する長手方向の途中で折り返し平行に対向させた所定幅の板状導体と、前記平行に対向させた導体の間に感磁軸が前記導体の幅方向に向くように設置されると共に感磁軸方向の長さが前記導体の幅より小さく構成された磁電変換素子と、を備える。
　本発明の第１の特徴に係る電流検出器によれば、磁電変換素子の感磁軸方向の長さは、上側導体および下側導体の幅より十分小さいので、磁電変換素子の感磁面において磁束密度が大きくかつ均一になる。従って、従来の電流検出器に比べて検出感度が向上する。その結果、正確な計量が可能となる。更に、電流検出器が小型かつ安価に構成できる。
　本発明の第２の特徴に係る電流検出器は、ループ状の第１電流路を形成する長手方向の途中で折り返して平行に対向させた所定幅の第１導体および前記第１導体と接続されてループ状の第２電流路を形成する長手方向の途中で折り返して平行に対向させた前記所定幅と同一の幅を有する第２導体を構成するＵ字形の板状導体と、前記平行に対向させた第１導体の間に感磁軸が前記第１導体の幅方向に向くように設置されると共に感磁軸方向の長さが前記第１導体の幅より小さく構成された第１磁電変換素子と、前記平行に対向させた第２導体の間に感磁軸が前記第２導体の幅方向を向くように設置されると共に感磁軸方向の長さが前記第２導体の幅より小さく構成され前記第１磁電変換素子と直列に接続された第２磁電変換素子と、を備える。
　本発明の第２の特徴に係る電流検出器によれば、第１磁電変換素子が第１電流路を形成する対向する第１導体の間に配置され、第２磁電変換素子が第２電流路を形成する対向する第２導体の間に配置される。そして、第１磁電変換素子と第２磁電変換素子とが直列に接続される。このような構成により、検出感度を向上させることができる。
　また、本発明の第２の特徴に係る電流検出器では、前記第２磁電変換素子は前記第１磁電変換素子と極性が逆になるように接続されていることが好ましい。
　このような構成することにより、検出感度が向上するとともに、外部磁界の影響がキャンセルされる。
　また、本発明の第２の特徴に係る電流検出器では、前記第１磁電変換素子と前記第２磁電変換素子とは、各々の感磁軸が同一軸になるように配置されていることが好ましい。
　このような構成にすることにより、各磁電変換素子は相互干渉を排除することができ、検出感度を向上させることができる。
　本発明の第３の特徴に係る電力量計は、電流を測定する電流測定部と、電圧を測定する電圧測定部と、前記電流測定部で測定された電流と前記電圧測定部で測定された電圧とに基づき電力量を演算する電力量演算部と、前記電力量演算部で演算された電力量を出力する出力部と、を備える。このとき、前記電流測定部は、ループ状の電流路を形成する長手方向の途中で折り返し平行に対向させた所定幅の板状導体と、前記平行に対向させた導体の間に感磁軸が前記導体の幅方向に向くように設置されると共に感磁軸方向の長さが前記導体の幅より小さく構成された磁電変換素子と、を備えた電流検出器から成る。
　本発明の第３の特徴に係る電力量計は、本発明の第１の特徴に係る電流検出器を用いて構成されたものであり、従来の電流検出器に比べて検出感度を向上させることができ、正確な計量が可能であり、しかも小型かつ安価な構成を実現できる。
従来の電子式電力量計で用いられている電流検出器を説明するための図である。 本発明の実施例１に係る電流検出器の外観斜視図である。 本発明の実施例１に係る電流検出器で使用される磁電変換素子を示す図である。 本発明の実施例１に係る電流検出器で使用される他の磁電変換素子を示す図である。 本発明の実施例１に係る電流検出器の作用を説明するための図である。 本発明の実施例１に係る電流検出器による効果と従来の電流検出器による効果とを比較して示す図である。 本発明の実施例１に係る電流検出器が並べて設置された場合の例を示す図である。 本発明の実施例１に係る電流検出器が並べて設置された場合の作用を説明するための図である。 本発明の実施例２に係る電流検出器の構造を示す図である。 本発明の実施例２に係る電流検出器で使用される第１磁電変換素子と第２磁電変換素子の接続を示す図である。 実施例１または実施例２に係る電流検出器を用いた電子式電力量計の構成を示すブロック図である。
　以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、背景技術で説明した従来の電流検出器の構成部分に相当する部分には、背景技術で使用した符号と同一の符号を付して説明する。
　図２に示す本発明の実施例１に係る電流検出器は、所定の幅ｗ１を有する板状の導体４を長手方向のほぼ中央で折り返すことにより、間隙ｈで平行して対向する上側導体４ａと下側導体４ｂとを構成する。こうして、ループ状の電流路（以下、「ループ電流路」という）２ａが形成される。なお、ループ電流路は、切り込みによって形成してもよい。
　そして、磁電変換素子２、上側導体４ａと下側導体４ｂとによって形成される間隙の中心部、つまり、ループ電流路２ａの中心部に設置される。この磁電変換素子２は、ループ電流路２ａに被検電流Ｉが流れることにより発生する磁界方向（図２中の右方向）に対して検出感度を持つように設置される。具体的には、磁電変換素子２の感磁軸が上側導体４ａおよび下側導体４ｂの幅方向になるように設置される。磁電変換素子２の感磁軸方向の長さａは、図２では誇張して描かれているが、上側導体４ａおよび下側導体４ｂの幅ｗ１より十分に小さい。
　磁電変換素子２は、例えば、図３に示すように、磁気コア８に巻線したコイル７によって構成される。この磁電変換素子２は、磁気コア８の感磁面９（感磁軸に直交する面）に鎖交する磁束を検出し、磁束密度に応じた電流を出力する。なお、磁電変換素子２は、図４に示すようなホール素子１０を用いてもよい。
　このように構成される実施例１に係る電流検出器では、図２および図５に示すように、被検電流Ｉが下側導体４ｂから上側導体４ａに向かうループ電流路２ａを流れる。この構成により、上側導体４ａと下側導体４ｂで発生した磁束を加算合成した磁束が、図５中の左側から右側に向かって磁電変換素子２を貫く。
　したがって、実施例１に係る電流検出器では、被検電流が直線状の導体から成る直線電流路を一方向に流れることで発生する磁束を磁電変換素子で検出する一般的な電流検出器と比べて、検出感度が向上する。
　また、磁電変換素子２は、その感磁軸方向の長さａが上側導体４ａおよび下側導体４ｂの幅ｗ１より十分小さくなるように構成される。このため、以下に述べるような作用および効果を奏する。
　図６（ａ）は、従来の電流検出器で発生する磁界を示す図である。この従来の電流検出器では、磁電変換素子２の感磁軸方向の長さは、導体１ｂの厚さに比べて十分に小さいとは言えない。このため、磁電変換素子２の感磁面で磁束の広がりが生じ、感磁面での磁束密度が小さい。
　これに対し、実施例１に係る電流検出器では、磁電変換素子２の感磁軸方向の長さａは上側導体４ａおよび下側導体４ｂの幅ｗ１より十分小さい。このため、磁束密度が磁電変換素子２の感磁面で均一かつ大きくなる。その結果、実施例１に係る電流検出器は、従来の電流検出器と比べて、検出感度が向上する。また、実施例１に係る電流検出器は、磁電変換素子２の感磁軸方向の位置にズレが発生しても、磁電変換素子２の出力は変化しなため、位置精度を補償することができる。
　また、磁電変換素子２の感磁軸方向の長さａは上側導体４ａおよび下側導体４ｂの幅ｗ１より十分小さい。このため、実施例１に係る電流検出器は、複数の磁電変換素子２を配置できる。また、複数の磁電変換素子２が電流検出器に配置されることで、高出力な検出信号が得られる。
　上述した導体４は、被検電流Ｉの最大値である交流６０Ａ（普及している電力量計の定格）が流れた場合に変形および発熱を抑止できる点を考慮して、例えば、幅ｗ１＝１２ｍｍ、厚さｔ＝１ｍｍとする。このような幅および厚さを採用することで、導体４における電流密度が増加し、磁電変換素子２を貫通する磁束は増加する。このため、磁電変換素子２の検出感度が向上する。
　また、本発明者による実験の結果、ループ電流路２ａの切込長ｄ＝４０ｍｍ、ループ電流路２ａの間隙ｈ＝２．５ｍｍとすることで、磁電変換素子２を貫通する磁束が一様となることが確認できた。このような寸法のループ電流路２ａを採用することで、磁電変換素子２を貫通する磁束が一様となり、磁電変換素子２の導体４の間隙方向への位置のズレに対する磁電変換素子２の出力の変動が抑えられため、位置精度を補償することができる。
　上述した実施例１に係る電流検出器は、２つの電流路の被検電流を同時に検出するために、並べて設置される場合が多い。図７は、並べて設置された電流検出器を示す図であり、図７（ａ）は外観斜視図、図７（ｂ）は平面図、図７（ｃ）は側面図および図７（ｄ）は正面図である。
　この場合、同一形状の導体４を用いれば、水平方向の磁束の漏れが少なくなる。このため、２つの被検電流を測定する場合に、２つの電流検出器が近接して配置されても、電流検出器間の干渉が少ないという利点がある。また、図７および図８に示すように、２つの電流検出器を並べて設置する場合、一方の電流検出器の被検電流Ｉ１の位相と他方の電流検出器の被検電流Ｉ２の位相とが逆になるように配置することが好ましい。こうすると、一方の電流検出器と他方の電流検出器との間で磁界の反発が生じる。このため、電流検出器間の干渉がより小さくなる。
　図９は、本発明の実施例２に係る電流検出器の構造を示す図であり、図９（ａ）は外観斜視図、図９（ｂ）は平面図、図９（ｃ）は側面図および図９（ｄ）は正面図である。この本発明の実施例２に係る電流検出器は、所定の幅ｗ２を有するＵ字形の板状導体５を長手方向のほぼ中央で折り返すことで、間隙ｈで平行して各々が対向する上側導体と下側導体とを形成する。このようにして、所定幅ｗ１の第１導体５ａが第１ループ電流路３ａを形成し、所定幅ｗ１の第２導体５ｂが第２ループ電流路３ｂを形成する。
　第１導体５ａと第２導体５ｂとは、Ｕ字状の板状の導体５を折り返して成形されており、Ｕ字の底の部分で接続されている。これら第１導体５ａおよび第２導体５ｂの各々は、実施例１に係る電流検出器に相当する構造（寸法など）を有する。
　なお、Ｕ字形状および第１導体５ａと第２導体５ｂとは、切り込みによって形成してもよい。
　第１磁電変換素子２が、第１導体５ａの上側導体と下側導体とによって形成される間隙の中心部、つまり、第１ループ電流路３ａの中心部に設置される。また、第２磁電変換素子６が、第２導体５ｂの上側導体と下側導体とによって形成される間隙の中心部、つまり、第２ループ電流路３ｂの中心部に設置される。
　第１磁電変換素子２は、第１ループ電流路３ａに電流が流れることで発生する磁界方向（図９（ａ）中の右方向）に対して検出感度を持つように、具体的には、感磁軸が第１導体５ａの幅方向になり感磁軸方向が磁界方向になるように設置される。また、第２磁電変換素子６は、第２ループ電流路３ｂに電流が流れることで発生する磁界方向（図９（ａ）中の左方向）に対して検出感度を持つように、具体的には、感磁軸が第２導体５ｂの幅方向になり感磁軸方向が磁界方向になるように設置される。したがって、第２磁電変換素子６の感磁軸方向は、第１磁電変換素子２の感磁軸方向と逆方向になる。
　第１磁電変換素子２および第２磁電変換素子６の各々の感磁軸方向の長さは、上側導体および下側導体の幅ｗ１より十分に小さい。また、第１磁電変換素子２と第２磁電変換素子６とは、図１０に示すように、感磁軸方向（図１０に黒丸で示す感磁面の位置）が逆になるようにして直列に接続される。即ち、第１磁電変換素子２と第２磁電変換素子６とは、極性が逆になるようにして直列に接続される。
　なお、第１磁電変換素子２および第２磁電変換素子６は、実施例１に係る電流検出器と同様に、磁気コア８に巻線したコイル７、または、ホール素子１０を用いて構成することができる。
　このように構成される実施例２に係る電流検出器では、実施例１に係る電流検出器と同様に、従来の電流検出器のように直線電流路で発生した磁束を磁電変換素子で検出する場合に比べ、検出感度が向上する。更に、実施例２に係る電流検出器では、磁束密度が第１磁電変換素子２および第２磁電変換素子６の各々の感磁面で大きくかつ均一になる。このため、実施例２に係る電流検出器は、従来の電流検出器に比べて、検出感度が向上する。
　また、これらの効果に加え、第１ループ電流路３ａを流れる被検電流Ｉによって発生する磁束を検出する第１磁電変換素子２と第２ループ電流路３ｂを流れる被検電流Ｉによって発生する磁束を検出する第２磁電変換素子６とが、直列に接続される。従って、第１磁電変換素子２の出力と第２磁電変換素子６の出力とが重畳されて略２倍となる。このため、実施例２に係る電流検出器は、上述した実施例１に係る電流検出器よりも、感度が向上する。
　さらに、実施例２に係る電流検出器では、外部からの一様磁界に対しては、第１磁電変換素子２と第２磁電変換素子６とで同じ出力が得られる。しかし、第１磁電変換素子２と第２磁電変換素子６とはこれらの極性が逆になるように接続されるため、各磁電変換素子の出力が打ち消し合う。その結果、外部磁界の干渉を回避することができる。
　また、第１磁電変換素子２と第２磁電変換素子６とは、各々の感磁軸が同一軸になるように配置されている。このため、各磁電変換素子２，６の相互干渉を排除することができ、検出感度が向上する。
　図１１は、上述した実施例１または実施例２に係る電流検出器を用いた電子式電力量計の構成を示すブロック図である。この電子式電力量計は、電流計測部５１と、電圧計測部５２と、電力量演算部５３と、液晶表示部５４と、ＬＥＤ（発光ダイオード）５５と、を備える。液晶表示部５４およびＬＥＤ５５は、本発明の電子式電力量計の出力部に対応する。
　電流計測部５１は、上述した実施例１または実施例２に係る電流検出器によって構成されており、電子式電力量計に流れる電流を計測し、電流信号として電力量演算部５３に送る。電圧計測部５２は、電子式電力量計に印加される電圧を計測し、電圧信号として電力量演算部５３に送る。
　電力量演算部５３は、電流計測部５１から送られてくる電流信号と、電圧計測部５２から送られてくる電圧信号とから電力量を求め、この求めた電力量に比例したパルス信号を生成して液晶表示部５４および／またはＬＥＤ５５に送る。これにより、電力量が液晶表示部５４および／またはＬＥＤ５５に表示される。
産業上の利用の可能性
　本発明は、電子式電力量計に利用可能である。

Claims (5)

  1. 　電流検出器であって、
    　ループ状の電流路を形成する長手方向の途中で折り返し平行に対向させた所定幅の板状導体と、
    　前記平行に対向させた導体の間に感磁軸が前記導体の幅方向に向くように設置されると共に、感磁軸方向の長さが前記導体の幅より小さく構成された磁電変換素子と、
    を備えたもの。
  2. 　電流検出器であって、
    　ループ状の第１電流路を形成する長手方向の途中で折り返して平行に対向させた所定幅の第１導体、および前記第１導体と接続されてループ状の第２電流路を形成する長手方向の途中で折り返して平行に対向させた前記所定幅と同一の幅を有する第２導体を構成するＵ字形の板状導体と、
    　前記平行に対向させた第１導体の間に感磁軸が前記第１導体の幅方向に向くように設置されると共に、感磁軸方向の長さが前記第１導体の幅より小さく構成された第１磁電変換素子と、
    　前記平行に対向させた第２導体の間に感磁軸が前記第２導体の幅方向を向くように設置されると共に、感磁軸方向の長さが前記第２導体の幅より小さく構成され、前記第１磁電変換素子と直列に接続された第２磁電変換素子と、
    を備えたもの。
  3. 　請求項２に記載の電流検出器であって、
    　前記第２磁電変換素子は、前記第１磁電変換素子と極性が逆になるように接続されているもの。
  4. 　請求項２に記載の電流検出器であって、
    　前記第１磁電変換素子と前記第２磁電変換素子とは、各々の感磁軸が同一軸になるように配置されているもの。
  5. 　電流を測定する電流測定部と、電圧を測定する電圧測定部と、前記電流測定部で測定された電流と前記電圧測定部で測定された電圧とに基づき電力量を演算する電力量演算部と、前記電力量演算部で演算された電力量を出力する出力部と、を備えた電力量計において、
    　前記電流測定部は、
    　ループ状の電流路を形成する長手方向の途中で折り返し平行に対向させた所定幅の板状導体と、
    　前記平行に対向させた導体の間に感磁軸が前記導体の幅方向に向くように設置されると共に、感磁軸方向の長さが前記導体の幅より小さく構成された磁電変換素子と、
    を備えた電流検出器を備えたもの。
PCT/JP2009/053495 2008-03-24 2009-02-26 電流検出器およびこれを用いた電力量計 WO2009119238A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/922,700 US8217643B2 (en) 2008-03-24 2009-02-26 Current detector and wattmeter using the same
CN2009801080956A CN101965520A (zh) 2008-03-24 2009-02-26 电流检测器以及使用其的电能表

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008076274A JP5366418B2 (ja) 2008-03-24 2008-03-24 電流検出器およびこれを用いた電力量計
JP2008-076274 2008-03-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009119238A1 true WO2009119238A1 (ja) 2009-10-01

Family

ID=41113444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2009/053495 WO2009119238A1 (ja) 2008-03-24 2009-02-26 電流検出器およびこれを用いた電力量計

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8217643B2 (ja)
JP (1) JP5366418B2 (ja)
KR (1) KR20100109568A (ja)
CN (1) CN101965520A (ja)
WO (1) WO2009119238A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102608384A (zh) * 2011-01-24 2012-07-25 英飞凌科技股份有限公司 电流差传感器、系统和方法
CN106353561A (zh) * 2016-09-12 2017-01-25 上海兴工微电子有限公司 电流检测芯片和电流检测方法
CN113508304A (zh) * 2019-03-28 2021-10-15 莱姆国际股份有限公司 磁芯在初级导体条片上的电流变送器

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5084680B2 (ja) * 2008-09-18 2012-11-28 東光東芝メーターシステムズ株式会社 電流検出装置およびこれを用いた電力量計
US9222992B2 (en) * 2008-12-18 2015-12-29 Infineon Technologies Ag Magnetic field current sensors
JP5614967B2 (ja) * 2009-10-22 2014-10-29 東光東芝メーターシステムズ株式会社 電流検出装置およびこれを用いた電力量計
US8717016B2 (en) 2010-02-24 2014-05-06 Infineon Technologies Ag Current sensors and methods
US8760149B2 (en) 2010-04-08 2014-06-24 Infineon Technologies Ag Magnetic field current sensors
US8680843B2 (en) 2010-06-10 2014-03-25 Infineon Technologies Ag Magnetic field current sensors
CN101900801B (zh) * 2010-07-15 2012-11-07 沈阳工程学院 智能电能表现场检测装置及检测方法
US8283742B2 (en) 2010-08-31 2012-10-09 Infineon Technologies, A.G. Thin-wafer current sensors
US20120146165A1 (en) * 2010-12-09 2012-06-14 Udo Ausserlechner Magnetic field current sensors
US8963536B2 (en) 2011-04-14 2015-02-24 Infineon Technologies Ag Current sensors, systems and methods for sensing current in a conductor
JP5820164B2 (ja) * 2011-07-01 2015-11-24 東光東芝メーターシステムズ株式会社 電流検出装置およびこれを用いた電力量計
US10197602B1 (en) * 2012-12-21 2019-02-05 Jody Nehmeh Mini current measurement sensor and system
KR20160016191A (ko) * 2014-08-04 2016-02-15 현대모비스 주식회사 전류센서-전력전도체 조립체의 크기 최적화 구조
CN104392603B (zh) * 2014-11-20 2017-09-01 国家电网公司 一种现场用电信息采集设备智能诊断系统
DE112015006591B8 (de) * 2015-06-04 2021-12-23 Murata Manufacturing Co., Ltd. Stromsensor
CN105425200A (zh) * 2015-11-30 2016-03-23 中电装备山东电子有限公司 一种智能电能表脉冲尾数单独计量自动测试装置
WO2017212678A1 (ja) * 2016-06-09 2017-12-14 株式会社村田製作所 電流センサおよび電流センサモジュール
JP2021036199A (ja) * 2017-10-06 2021-03-04 株式会社村田製作所 磁気センサ及び電流センサ
WO2020100444A1 (ja) * 2018-11-12 2020-05-22 株式会社村田製作所 電流センサ
US11349265B2 (en) * 2020-09-14 2022-05-31 Infineon Technologies Ag Magnetic current sensor integration into high current connector device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05223849A (ja) * 1992-02-18 1993-09-03 Toshiba Corp 電流検出器
US5642041A (en) * 1994-11-21 1997-06-24 General Electric Company Alternating current sensor employing parallel plates and having high dynamic range and accuracy
DE19549181A1 (de) * 1995-12-30 1997-07-03 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Messung eines in einem Leiter fließenden Stromes
JP2001035345A (ja) * 1999-07-15 2001-02-09 Yazaki Corp 回路遮断装置
JP2003069107A (ja) * 2001-08-24 2003-03-07 Hitachi Ltd 磁界センサー及び磁気ヘッド
JP2007183221A (ja) * 2006-01-10 2007-07-19 Denso Corp 電流センサ

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH650357A5 (de) * 1981-03-26 1985-07-15 Landis & Gyr Ag Magnetkernloser messwandler zum potentialfreien messen eines messstromes.
US4894610A (en) * 1985-09-14 1990-01-16 LOZ Landis & Gyr Zug AG Current-transformer arrangement for an electrostatic meter
EP0262293B1 (de) * 1986-09-29 1990-12-27 Landis & Gyr Betriebs AG Messwandler zum Messen des in einem elektrischen Leiter fliessenden Stromes
US4749940A (en) * 1986-12-22 1988-06-07 General Electric Company Folded bar current sensor
US6130599A (en) * 1999-08-03 2000-10-10 Eaton Corporation Electrical current sensing apparatus
CN1139818C (zh) * 2000-11-30 2004-02-25 广东科龙电器股份有限公司 全电子智能式电能表
US7091878B2 (en) * 2001-02-28 2006-08-15 Landis+Gyr, Inc. Electrical service disconnect having tamper detection
CA2558793A1 (en) * 2005-09-22 2007-03-22 Veris Industries, Llc High-density metering system
US7612553B2 (en) * 2007-07-26 2009-11-03 Honeywell International Inc. Current sensor having sandwiched magnetic permeability layer

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05223849A (ja) * 1992-02-18 1993-09-03 Toshiba Corp 電流検出器
US5642041A (en) * 1994-11-21 1997-06-24 General Electric Company Alternating current sensor employing parallel plates and having high dynamic range and accuracy
DE19549181A1 (de) * 1995-12-30 1997-07-03 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Messung eines in einem Leiter fließenden Stromes
JP2001035345A (ja) * 1999-07-15 2001-02-09 Yazaki Corp 回路遮断装置
JP2003069107A (ja) * 2001-08-24 2003-03-07 Hitachi Ltd 磁界センサー及び磁気ヘッド
JP2007183221A (ja) * 2006-01-10 2007-07-19 Denso Corp 電流センサ

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102608384A (zh) * 2011-01-24 2012-07-25 英飞凌科技股份有限公司 电流差传感器、系统和方法
US8975889B2 (en) 2011-01-24 2015-03-10 Infineon Technologies Ag Current difference sensors, systems and methods
US9678172B2 (en) 2011-01-24 2017-06-13 Infineon Technologies Ag Current difference sensors, systems and methods
US10488445B2 (en) 2011-01-24 2019-11-26 Infineon Technologies Ag Current difference sensors, systems and methods
CN106353561A (zh) * 2016-09-12 2017-01-25 上海兴工微电子有限公司 电流检测芯片和电流检测方法
CN113508304A (zh) * 2019-03-28 2021-10-15 莱姆国际股份有限公司 磁芯在初级导体条片上的电流变送器

Also Published As

Publication number Publication date
US20110012590A1 (en) 2011-01-20
KR20100109568A (ko) 2010-10-08
JP2009229300A (ja) 2009-10-08
CN101965520A (zh) 2011-02-02
JP5366418B2 (ja) 2013-12-11
US8217643B2 (en) 2012-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5366418B2 (ja) 電流検出器およびこれを用いた電力量計
JP3696448B2 (ja) 電流検出器
US8878520B2 (en) Current sensor
US7898240B2 (en) Current measuring apparatus
JP6477684B2 (ja) 電流量検出器
JP5906488B2 (ja) 電流センサ
JP2008002876A (ja) 電流センサおよび電子式電力量計
WO2013005545A1 (ja) 電流センサ
JP2009210406A (ja) 電流センサ及び電力量計
JP2013134202A (ja) 電流センサ
JP3559225B2 (ja) 誘電型位置検出装置
JP4321412B2 (ja) 電流計測装置
JP2013142623A (ja) 電流センサ
WO2013038867A1 (ja) 電流センサ
JP2015036636A (ja) 電流センサ
JP2019060646A (ja) 電流センサ
JP2016200438A (ja) 電流センサ
KR101607025B1 (ko) 플럭스 게이트 전류 감지 유니트
JP2012247250A (ja) 電流測定装置
JP2011220952A (ja) 電流検出装置及びこれを用いた電力量計
JP7242887B2 (ja) 電流検出装置
JP2022074306A (ja) 電流センサ及び電力量計
JP2014066623A (ja) 電流センサ
JP2019152558A (ja) 電流センサ及び電力量計
JP2013040853A (ja) 電流センサモジュール

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200980108095.6

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09725975

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20107019399

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: PI 2010004307

Country of ref document: MY

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12922700

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 6705/CHENP/2010

Country of ref document: IN

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09725975

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1