JP2514338B2 - 電流検出器 - Google Patents
電流検出器Info
- Publication number
- JP2514338B2 JP2514338B2 JP61265579A JP26557986A JP2514338B2 JP 2514338 B2 JP2514338 B2 JP 2514338B2 JP 61265579 A JP61265579 A JP 61265579A JP 26557986 A JP26557986 A JP 26557986A JP 2514338 B2 JP2514338 B2 JP 2514338B2
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- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- current
- magnetic field
- current detector
- magnetic gap
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は，強磁性体コアに巻回したコイル，又は貫
通した電線に被検出直流電流を流し，これによって変化
する上記コアの磁気を検出して直流電流を検出する電流
検出器に関するものである。
通した電線に被検出直流電流を流し，これによって変化
する上記コアの磁気を検出して直流電流を検出する電流
検出器に関するものである。
第７図は従来の電流検出器の一例を示す構成図であ
る。図において、31はリング状の強磁性体コアで円周形
状を有する磁路の一部に磁気ギャップ32が設けられてい
る。この磁気ギャップ32内にはホール素子等の感磁素子
33が樹脂等で固定されて配設されている。又，強磁性体
コア31の磁路には被検出電流が流れるコイル35が巻回さ
れている。被測定電流に比例した磁界が磁気ギャップ32
内に発生し感磁素子33により磁界に比例した電気信号が
リード線34を通って図示しない信号処理回路に導かれ
る。
る。図において、31はリング状の強磁性体コアで円周形
状を有する磁路の一部に磁気ギャップ32が設けられてい
る。この磁気ギャップ32内にはホール素子等の感磁素子
33が樹脂等で固定されて配設されている。又，強磁性体
コア31の磁路には被検出電流が流れるコイル35が巻回さ
れている。被測定電流に比例した磁界が磁気ギャップ32
内に発生し感磁素子33により磁界に比例した電気信号が
リード線34を通って図示しない信号処理回路に導かれ
る。
〔本発明が解決しようとする問題点〕 上記構造の電流検出器は強磁性体コア31に設けた磁気
ギャップ32中に感磁素子33を入れるため，磁気ギャップ
32の長さは感磁素子33の厚さより大きくする必要があ
る。第８図に示す磁気回路において磁気ギャップ32内に
発生する磁界Hoは HoNI/lg 但しN;コイル巻回し数 I;測定電流 lg;磁気ギャップ長さ で表わされ磁気ギャップ長に反比例する。
ギャップ32中に感磁素子33を入れるため，磁気ギャップ
32の長さは感磁素子33の厚さより大きくする必要があ
る。第８図に示す磁気回路において磁気ギャップ32内に
発生する磁界Hoは HoNI/lg 但しN;コイル巻回し数 I;測定電流 lg;磁気ギャップ長さ で表わされ磁気ギャップ長に反比例する。
被測定電流が小さい場合，コイル35の巻回数を増す
か，感磁素子33からの信号を大きく増幅する必要があ
り，そのため、それぞれ，コイルのインピーダンス又は
形状が大きくなったり,SN比が悪くなる等の問題が生じ
る。これらの問題を解決し，小電流で大きな磁界を発生
させるには磁気ギャップ32の長さlgを小さくしなければ
ならず，従来の構造では小電流の検出は困難とされてい
る。
か，感磁素子33からの信号を大きく増幅する必要があ
り，そのため、それぞれ，コイルのインピーダンス又は
形状が大きくなったり,SN比が悪くなる等の問題が生じ
る。これらの問題を解決し，小電流で大きな磁界を発生
させるには磁気ギャップ32の長さlgを小さくしなければ
ならず，従来の構造では小電流の検出は困難とされてい
る。
本発明の目的は小電流で大きな磁界を作り，感磁素子
により電気信号に変換できる小形の電流検出器を提供す
る事にある。
により電気信号に変換できる小形の電流検出器を提供す
る事にある。
本発明による電流検出器は強磁性体コアの磁気ギャッ
プ内に発生する磁界を大きくするために，磁気ギャップ
の長さを出来るだけ小さくし，磁気ギャップからの漏洩
磁束を感磁素子により検出するものである。即ち，回周
形状を有する磁路の一部に磁気ギャップを設けた強磁性
コアと感磁素子からなる電流検出器において，前記感磁
素子を前記強磁性体コアの磁気ギャップの外側の近傍に
配置した電流検出器である。感磁素子は磁気抵抗素子か
らなる磁気抵抗センサを用いることができ，また感磁素
子に被測定電流が作る磁界とは別の直流磁界を印加して
もよい。
プ内に発生する磁界を大きくするために，磁気ギャップ
の長さを出来るだけ小さくし，磁気ギャップからの漏洩
磁束を感磁素子により検出するものである。即ち，回周
形状を有する磁路の一部に磁気ギャップを設けた強磁性
コアと感磁素子からなる電流検出器において，前記感磁
素子を前記強磁性体コアの磁気ギャップの外側の近傍に
配置した電流検出器である。感磁素子は磁気抵抗素子か
らなる磁気抵抗センサを用いることができ，また感磁素
子に被測定電流が作る磁界とは別の直流磁界を印加して
もよい。
次に本発明による実施例について図面を参照して説明
する。第１図及び第３図（ａ）は本発明の一実施例を示
す電流検出器の構造図である。第１図において磁気ギャ
ップ２を設けた周状の強磁性体コア１に被測定電流が流
れるコイル４が巻回されている。ホール素子又は磁気抵
抗素子からなる感磁素子３の感磁部が磁気ギャップの外
側近傍に位置するように配置されている。第２図は磁気
ギャップ上端部近傍の磁界分布をベクトル軌跡として表
わしたものである。磁気ギャップ中心軸上付近はギャッ
プの幅方面に平行なｘ成分磁界が強く，磁気ギャップ端
面上はこれと直角なｙ成分磁界が強い分布となる。感磁
素子によって各方向の磁界成分に応じた信号が取り出す
事が出来る。
する。第１図及び第３図（ａ）は本発明の一実施例を示
す電流検出器の構造図である。第１図において磁気ギャ
ップ２を設けた周状の強磁性体コア１に被測定電流が流
れるコイル４が巻回されている。ホール素子又は磁気抵
抗素子からなる感磁素子３の感磁部が磁気ギャップの外
側近傍に位置するように配置されている。第２図は磁気
ギャップ上端部近傍の磁界分布をベクトル軌跡として表
わしたものである。磁気ギャップ中心軸上付近はギャッ
プの幅方面に平行なｘ成分磁界が強く，磁気ギャップ端
面上はこれと直角なｙ成分磁界が強い分布となる。感磁
素子によって各方向の磁界成分に応じた信号が取り出す
事が出来る。
第３図（ａ）は感磁素子として磁気抵抗素子を用いた
時の本発明の他の実施例の構造を示す。２個のＵ字状強
性体コア11,11′を組合せ，整合部の一端を非磁性材か
らなるスペーサー12を介し整合し磁気ギャップとする。
他端はコイル13を巻いたボビン14の中空を貫通し整合す
る。２個のＵ字状強磁性体コア11,11′は樹脂又は金属
からなるコアホルダー16で固定され，板ばね24でケース
22に機械的に保持されている。磁気抵抗素子15は板ばね
17に固定されており，コア上端面の磁気ギャップ中心に
感磁部が位置するように板ばね17により押付けられ機械
的に保持される。磁気抵抗素子15の感磁部中心と磁気ギ
ャップの中心の位置合わせはケース22に埋め込んだ調整
ネジ23により調整する。磁気抵抗素子15からの信号は端
子19よりリード線18を介し信号処理回路を実装した回路
実装基板20に結ばれ，入出力端子21を通して外部に信号
を取り出す。
時の本発明の他の実施例の構造を示す。２個のＵ字状強
性体コア11,11′を組合せ，整合部の一端を非磁性材か
らなるスペーサー12を介し整合し磁気ギャップとする。
他端はコイル13を巻いたボビン14の中空を貫通し整合す
る。２個のＵ字状強磁性体コア11,11′は樹脂又は金属
からなるコアホルダー16で固定され，板ばね24でケース
22に機械的に保持されている。磁気抵抗素子15は板ばね
17に固定されており，コア上端面の磁気ギャップ中心に
感磁部が位置するように板ばね17により押付けられ機械
的に保持される。磁気抵抗素子15の感磁部中心と磁気ギ
ャップの中心の位置合わせはケース22に埋め込んだ調整
ネジ23により調整する。磁気抵抗素子15からの信号は端
子19よりリード線18を介し信号処理回路を実装した回路
実装基板20に結ばれ，入出力端子21を通して外部に信号
を取り出す。
信号処理回路には感磁素子のバラツキ等を押さえるた
め調整用の抵抗25を設けている。調整用ねじ23及び調整
部品25等の調整後は，機械的振動や衝撃等による位置ず
れを防止するため樹脂でポッティングする。
め調整用の抵抗25を設けている。調整用ねじ23及び調整
部品25等の調整後は，機械的振動や衝撃等による位置ず
れを防止するため樹脂でポッティングする。
第３図（ｂ）に信号処理回路の一例を示す。
点線で示す磁気抵抗素子の中点の電位はコイル13に流
れる被測定電流が零の場合1/2Vccを示すが被測定電流が
増加するに従い磁気ギャップからの漏洩磁束が増加し，
それに従い磁気抵抗素子の中点電位が変化する。中点電
位と基準電圧（1/2Vcc）の差電圧を増幅する事により被
測定電流に応じた出力信号を得る事が出来る。
れる被測定電流が零の場合1/2Vccを示すが被測定電流が
増加するに従い磁気ギャップからの漏洩磁束が増加し，
それに従い磁気抵抗素子の中点電位が変化する。中点電
位と基準電圧（1/2Vcc）の差電圧を増幅する事により被
測定電流に応じた出力信号を得る事が出来る。
磁気抵抗素子は強磁性薄膜の異方性磁気抵抗効果によ
り外部磁界の強弱並に方向により抵抗値が変化する現象
を利用した磁気センサであり，磁気抵抗素子のパターン
長と磁束方向が直角になるとき抵抗値が低くなる。NiCo
合金を用いた磁気抵抗素子は飽和磁界が50〜1000eで抵
抗変化率は4.5〜６％を示す。
り外部磁界の強弱並に方向により抵抗値が変化する現象
を利用した磁気センサであり，磁気抵抗素子のパターン
長と磁束方向が直角になるとき抵抗値が低くなる。NiCo
合金を用いた磁気抵抗素子は飽和磁界が50〜1000eで抵
抗変化率は4.5〜６％を示す。
第３図（ｄ）に示す３端子形磁気抵抗素子の回路図を
示す。磁気抵抗素子は磁気抵抗効果をもつ同じ抵抗体
RA,RBを互に直交して配置し，直列に接続されている。R
A,RBの両端にVccの電圧を加えると中点電位は第３図
（ｃ）に示すように，印加磁界Ｈが零ならば1/2Vccの値
を示すが印加磁界が増加するに従いRA抵抗が減少し，中
点電位Voは増加する。飽和磁界Hs以上で中点電位Voが安
定する。
示す。磁気抵抗素子は磁気抵抗効果をもつ同じ抵抗体
RA,RBを互に直交して配置し，直列に接続されている。R
A,RBの両端にVccの電圧を加えると中点電位は第３図
（ｃ）に示すように，印加磁界Ｈが零ならば1/2Vccの値
を示すが印加磁界が増加するに従いRA抵抗が減少し，中
点電位Voは増加する。飽和磁界Hs以上で中点電位Voが安
定する。
次に第３図（ａ）に示す本発明による電流検出器の動
作について説明する。
作について説明する。
外部入力端子21にリード線19を通しコイル13に被測定
電流を通電する事により，回周形状の強磁性体コア11の
磁路に設けた磁気ギャップ内及び外側近傍に被測定電流
に応じた磁界が発生する。磁気抵抗素子15の強磁性体コ
アの上面方向と直交するパターンの抵抗が磁気ギャップ
からの漏洩磁束に応じ変化する。この抵抗変化を電圧信
号として端子19より取り出しリード線18を通して第３図
（ａ）の回路実装基板20並に調整部品25を含む信号処理
回路に導く。信号処理回路で増幅された信号は外部入出
力端子21を通じ外部に取り出す事が出来る。
電流を通電する事により，回周形状の強磁性体コア11の
磁路に設けた磁気ギャップ内及び外側近傍に被測定電流
に応じた磁界が発生する。磁気抵抗素子15の強磁性体コ
アの上面方向と直交するパターンの抵抗が磁気ギャップ
からの漏洩磁束に応じ変化する。この抵抗変化を電圧信
号として端子19より取り出しリード線18を通して第３図
（ａ）の回路実装基板20並に調整部品25を含む信号処理
回路に導く。信号処理回路で増幅された信号は外部入出
力端子21を通じ外部に取り出す事が出来る。
第４図は第３図（ａ）においてコイル巻数300ター
ン，磁気ギャップ100μｍの強磁性体コアと磁気抵抗素
子を組合せ，磁気抵抗素子からの出力を増幅し取り出し
たときの特性図を示す。コイルに通電する被測定電流の
増加に伴い，出力は増加し，被測定電流4mAで飽和に達
する。被測定電流の通電方向を逆とし，逆極性の被測定
電流でも同様の結果となりＩ＝0mA軸に対して対称とな
っている。
ン，磁気ギャップ100μｍの強磁性体コアと磁気抵抗素
子を組合せ，磁気抵抗素子からの出力を増幅し取り出し
たときの特性図を示す。コイルに通電する被測定電流の
増加に伴い，出力は増加し，被測定電流4mAで飽和に達
する。被測定電流の通電方向を逆とし，逆極性の被測定
電流でも同様の結果となりＩ＝0mA軸に対して対称とな
っている。
第５図に本発明による他の実施例の構成図である。前
述の実施例と異なるところは，感磁素子103の磁気ギャ
ップ102と対向する面にマグネット105を固定し感磁素子
103に被測定電流が作る磁界とは別に，直流磁界を印加
した点である。なお図はマグネット105によりバイアス
となる直流磁界を作っているがコイルによっても同様の
働きをする磁界を作る事が出来る。
述の実施例と異なるところは，感磁素子103の磁気ギャ
ップ102と対向する面にマグネット105を固定し感磁素子
103に被測定電流が作る磁界とは別に，直流磁界を印加
した点である。なお図はマグネット105によりバイアス
となる直流磁界を作っているがコイルによっても同様の
働きをする磁界を作る事が出来る。
第６図は第５図の実施例において感磁素子として磁気
抵抗素子を用いた時の出力電圧特性を示す図である。磁
気抵抗素子に加わる磁界はマグネット105の作る磁界と
被測定電流の作る磁気ギャップからの漏洩磁束の合成磁
界であり，被測定電流の極性に応じた出力電圧が得られ
る。
抵抗素子を用いた時の出力電圧特性を示す図である。磁
気抵抗素子に加わる磁界はマグネット105の作る磁界と
被測定電流の作る磁気ギャップからの漏洩磁束の合成磁
界であり，被測定電流の極性に応じた出力電圧が得られ
る。
以上の説明により明らかなように，本発明によれば小
さな電流で大きな磁界を作る事が出来るため，小さな被
測定電流を忠実に検出出来る。又強磁性コアの形状は小
さいものですみ，小型で安価な電流検出器を提供する事
が出来る。
さな電流で大きな磁界を作る事が出来るため，小さな被
測定電流を忠実に検出出来る。又強磁性コアの形状は小
さいものですみ，小型で安価な電流検出器を提供する事
が出来る。
第１図並に第３図（ａ）は本発明の一実施例を示す電流
検出器の構造を示す。第２図は磁気ギャップ近傍の磁界
分布図を示す。第３図（ｂ）は信号処理回路，第３図
（ｃ）は第３図（ｄ）に示す３端子形磁気抵抗素子の特
性図，第３図（ｄ）は３端子形磁気抵抗素子を示す。第
４図は被測定電流対出力電圧の特性図を示す。第５図は
磁気ギャップと対向する面にマグネットを固定した本発
明の他の実施例，第６図はその特性図を示す。第７図は
従来の電流検出器，第８図は磁気ギャップ中の磁界を説
明する図を示す。 図において 1,11,31,101は強磁性体コア,2,32,102は磁気ギャップ3,
33,103は感磁素子,105はマグネット。
検出器の構造を示す。第２図は磁気ギャップ近傍の磁界
分布図を示す。第３図（ｂ）は信号処理回路，第３図
（ｃ）は第３図（ｄ）に示す３端子形磁気抵抗素子の特
性図，第３図（ｄ）は３端子形磁気抵抗素子を示す。第
４図は被測定電流対出力電圧の特性図を示す。第５図は
磁気ギャップと対向する面にマグネットを固定した本発
明の他の実施例，第６図はその特性図を示す。第７図は
従来の電流検出器，第８図は磁気ギャップ中の磁界を説
明する図を示す。 図において 1,11,31,101は強磁性体コア,2,32,102は磁気ギャップ3,
33,103は感磁素子,105はマグネット。
Claims (3)
- 【請求項１】回周形状を有する磁路の一部に磁気ギャッ
プを設けた強磁性コアと感磁素子からなる電流検出器に
おいて，前記感磁素子を前記強磁性体コアの磁気ギャッ
プの外側の近傍に配置することを特徴とする電流検出
器。 - 【請求項２】前記感磁素子を磁気抵抗素子からなる磁気
抵抗センサを使用した特許請求の範囲第１項記載の電流
検出器。 - 【請求項３】前記感磁素子に被測定電流が作る磁界とは
別に，直流磁界を印加する特許請求の範囲第１項又は第
２項記載の電流検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61265579A JP2514338B2 (ja) | 1986-11-10 | 1986-11-10 | 電流検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61265579A JP2514338B2 (ja) | 1986-11-10 | 1986-11-10 | 電流検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63120259A JPS63120259A (ja) | 1988-05-24 |
| JP2514338B2 true JP2514338B2 (ja) | 1996-07-10 |
Family
ID=17419081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61265579A Expired - Lifetime JP2514338B2 (ja) | 1986-11-10 | 1986-11-10 | 電流検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2514338B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04148870A (ja) * | 1990-10-12 | 1992-05-21 | Murata Mfg Co Ltd | 検出コイル |
| JPH04148868A (ja) * | 1990-10-12 | 1992-05-21 | Murata Mfg Co Ltd | 電流信号検出装置 |
-
1986
- 1986-11-10 JP JP61265579A patent/JP2514338B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63120259A (ja) | 1988-05-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |