JP2009210406A - Current sensor and watthour meter - Google Patents

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Takahiro Kudo
高裕 工藤
Shigeaki Harayama
滋章 原山
Yoshinori Yamauchi
芳准 山内
Takashi Hayashi
崇 林
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Systems Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a current sensor and a watthour meter for suppressing an increase in a circuit scale, and improving the current measurement accuracy in a wide measurement range. <P>SOLUTION: A magnetic field collecting core 1 is provided in the current sensor 10, and annularly formed so as to circumferentially surround a current bar 2. A magnetic field detecting coil 3 is disposed in the gap 55 formed in the magnetic field collecting core 1, and detects a magnetic flux generated in the magnetic field collecting core 1. An integrator 4 is connected to the magnetic field detecting coil 3, and integrates an induced voltage generated in the magnetic field detecting coil 3. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は電流センサ及び電力量計に関し、特に、電流によって磁性体コアのギャップに生じる磁束をコイルで検出することで、電流バーに流れる電流を検出する方法に適用して好適なものである。   The present invention relates to a current sensor and a watt-hour meter, and is particularly suitable for application to a method of detecting a current flowing in a current bar by detecting a magnetic flux generated in a gap of a magnetic core by a current using a coil.

電力量計や電子式電力量計では、電流バーに流れる電流を検出するための電流センサとして、変流器(CT:カレントトランス)が広く用いられている。この変流器として、複数回の二次巻線を磁気コアに施したものがあり、電流バーを磁気コアに貫通させて被測定に二次巻線に電流が流れると、その電流を検出することで被測定電流を計測することが電流が変化した場合、その変化によって生じる磁気コアの磁束密度の変化が相殺されるようできる(特許文献1)。   In the watt-hour meter and the electronic watt-hour meter, a current transformer (CT: current transformer) is widely used as a current sensor for detecting the current flowing through the current bar. As this current transformer, there is one in which a secondary winding is applied to a magnetic core, and when a current flows through the secondary winding by passing a current bar through the magnetic core, the current is detected. Thus, when measuring the current to be measured changes the current, the change in the magnetic flux density of the magnetic core caused by the change can be offset (Patent Document 1).

また、電流センサとして、変流器の他、ホール素子などの磁電変換素子を用いたものもある(特許文献2、3)。この電流センサでは、集磁コアのギャップ位置に磁電変換素子を配置し、被測定電流によって集磁コアに発生する磁束密度を磁電変換素子にて検出することで、被測定電流を計測することができる。
あるいは、主に大電流を計測する手法として、ロゴスキーコイル法などが知られている(特許文献1)。この方法では、空芯コイルを環状に多数配置し、その空芯コイルを貫く電流が変化した時に、その空芯コイルを貫く磁束の変化によって発生する電圧を積分することで、被測定電流を計測することができる。
In addition to current transformers, there are also current sensors that use magnetoelectric conversion elements such as Hall elements (Patent Documents 2 and 3). In this current sensor, a measured current can be measured by arranging a magnetoelectric conversion element at a gap position of the magnetic collecting core and detecting the magnetic flux density generated in the magnetic collecting core by the measured current by the magnetoelectric conversion element. it can.
Alternatively, the Rogowski coil method or the like is known as a method for mainly measuring a large current (Patent Document 1). In this method, a large number of air-core coils are arranged in a ring, and when the current passing through the air-core coil changes, the voltage generated by the change in magnetic flux passing through the air-core coil is integrated to measure the measured current. can do.

また、その他の電流センサとして、磁気コアのギャップ内の磁束を常に打ち消す平衡電流に基づいて、被測定電流を計測するものもある(特許文献4)。
この電流センサには、ギャップを有するC字型の磁気コアと、磁気コアに巻回されたフィードバックコイルと、磁気コアに発生する磁束を打ち消す逆磁束を発生させる平衡電流をフィードバックコイルに与える信号処理回路と、磁気コアのギャップ内に配置され、磁気コアの磁束を測定する磁気センサが設けられている。
As another current sensor, there is a sensor that measures a current to be measured based on an equilibrium current that always cancels a magnetic flux in a gap of a magnetic core (Patent Document 4).
This current sensor includes a C-shaped magnetic core having a gap, a feedback coil wound around the magnetic core, and a signal processing that gives the feedback coil a balanced current that generates a reverse magnetic flux that cancels the magnetic flux generated in the magnetic core. A magnetic sensor is provided that is disposed within the gap between the circuit and the magnetic core and measures the magnetic flux of the magnetic core.

そして、磁気コアの内側を貫通する導体(電流経路)に被測定電流が流れると、その電流経路の周囲には電流に比例した磁束が磁気コアに形成され、磁気コアのギャップ内に配置された磁気センサが、磁気コアに生じる磁束の量に応じた電気信号を出力する。そして、信号処理回路は、磁気センサが出力した電気信号に基づいて平衡電流を発生し、この平衡電流をフィードバックコイルに与えることで、磁気コアのギャップ内の磁束が常に打ち消された磁気平衡状態を形成し、平衡電流を被測定電流に相関させながら変化させることができる。
特開平6−18568号公報 特開2006−78255号公報 特開2002−214278号公報 特開2003−149273号公報
When a current to be measured flows through a conductor (current path) that penetrates the inside of the magnetic core, a magnetic flux proportional to the current is formed around the current path in the magnetic core, and is disposed in the gap of the magnetic core. The magnetic sensor outputs an electrical signal corresponding to the amount of magnetic flux generated in the magnetic core. The signal processing circuit generates a balanced current based on the electrical signal output from the magnetic sensor, and applies this balanced current to the feedback coil, thereby achieving a magnetic balanced state in which the magnetic flux in the gap of the magnetic core is always canceled. And can be varied while the equilibrium current is correlated to the current to be measured.
Japanese Patent Laid-Open No. 6-18568 JP 2006-78255 A JP 2002-214278 A JP 2003-149273 A

しかしながら、二次巻線が磁気コアに施された変流器では磁気飽和が起こり易く、電流計測誤差が大きくなるという問題があった。また、電流計測誤差を解消するために、電流負帰還を行うと、一般的な半導体素子の通電限界である100mA程度に駆動電流を抑えるためには、負帰還巻線を数千ターンとしなければならない上に磁気コアも大型化し、コストアップを招くという問題があった。   However, in a current transformer in which the secondary winding is applied to the magnetic core, there is a problem that magnetic saturation is likely to occur, and current measurement errors increase. If current negative feedback is performed in order to eliminate current measurement errors, the negative feedback winding must be several thousand turns in order to suppress the drive current to about 100 mA, which is a current-carrying limit of a general semiconductor element. In addition, there is a problem that the magnetic core becomes larger and the cost increases.

また、磁電変換素子を用いる方法では、集磁コアの磁気特性に加えて磁電変換素子の非直線性や温度特性などによって計測誤差が発生し、交流計測精度が変流器よりも劣るという問題があった。また、磁電変換素子は感度バラツキが大きいことに加え、集磁コアと磁電変換素子との相対位置のずれによって、電流センサとしての感度バラツキが増大するという問題もあった。
また、ロゴスキーコイル法では、わずかな巻きムラによって外部磁場の影響を受けるため、コイルの作製が困難であるという問題があった。
In addition, in the method using the magnetoelectric conversion element, measurement errors occur due to the non-linearity and temperature characteristics of the magnetoelectric conversion element in addition to the magnetic characteristics of the magnetic collecting core, and the AC measurement accuracy is inferior to that of the current transformer. there were. In addition to the large sensitivity variation of the magnetoelectric conversion element, there is a problem that the sensitivity variation as a current sensor increases due to the relative position shift between the magnetism collecting core and the magnetoelectric conversion element.
Further, the Rogowski coil method has a problem that it is difficult to produce a coil because it is affected by an external magnetic field due to slight winding unevenness.

また、平衡電流に基づいて被測定電流を計測する方法では、被測定電流と同程度の平衡電流を正確に発生させる必要があることから、精巧な信号処理回路が必要となり、信号処理回路の回路規模が増大するとともに、消費電力が大きいという問題があった。また、電流センサとしての測定範囲が平衡電流の範囲で制限され、所望の測定範囲が得られない上に、磁気コアの磁気特性、磁気センサの非直線性や温度特性、外部磁界の影響などによって計測精度が低下するという問題があった。
そこで、本発明の目的は、回路規模の増大を抑制しつつ、広い計測範囲に渡って電流計測精度を向上させることが可能な電流センサ及び電力量計を提供することである。
In addition, in the method of measuring the current to be measured based on the balanced current, it is necessary to accurately generate the balanced current equivalent to the current to be measured, so that an elaborate signal processing circuit is required, and the circuit of the signal processing circuit There was a problem that the power consumption was large as the scale increased. In addition, the measurement range as a current sensor is limited by the range of the equilibrium current, and the desired measurement range cannot be obtained. In addition to the magnetic characteristics of the magnetic core, the nonlinearity and temperature characteristics of the magnetic sensor, and the influence of external magnetic fields There was a problem that the measurement accuracy decreased.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a current sensor and a watt hour meter capable of improving current measurement accuracy over a wide measurement range while suppressing an increase in circuit scale.

上述した課題を解決するために、請求項1記載の電流センサによれば、導電体に流れる被測定電流により、該導電体を囲む集磁コアに生じる磁束を介して前記被測定電流を検出する電流センサにおいて、前記集磁コアに形成されたギャップと、前記集磁コアに発生する磁束を前記ギャップ内で検出する磁束検出用コイルと、前記磁束検出用コイルに発生する誘導電圧を積分する積分手段とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, according to the current sensor according to claim 1, the current to be measured is detected by the current to be measured flowing through the conductor through the magnetic flux generated in the magnetic collecting core surrounding the conductor. In the current sensor, a gap formed in the magnetic flux collecting core, a magnetic flux detection coil for detecting a magnetic flux generated in the magnetic flux collecting core in the gap, and an integration for integrating an induced voltage generated in the magnetic flux detection coil Means.

また、請求項2記載の電流センサによれば、前記ギャップは、前記集磁コアの異なる箇所に設けられる第1及び第2のギャップであり、前記前磁束検出用コイルは、記集磁コアに発生する磁束を前記第1ギャップ内で検出する第1の磁束検出用コイルと、前記集磁コアに発生する磁束を前記第2ギャップ内で検出する第2の磁束検出用コイルと、であり、前記積分手段は、前記第1および第2の磁束検出用コイルに発生する誘導電圧を積分することを特徴とする。
また、請求項3記載の電流センサによれば、前記第1の磁束検出用コイルおよび前記第2の磁束検出用コイルは、前記集磁コアを循環する磁束に対しては同極性の誘導電圧が発生し、外部磁場に対しては逆極性の誘導電圧が発生するように接続されることを特徴とする。
According to the current sensor of claim 2, the gap is a first gap and a second gap provided at different locations of the magnetic flux collecting core, and the front magnetic flux detection coil is connected to the magnetic flux collecting core. A first magnetic flux detection coil for detecting the generated magnetic flux in the first gap; and a second magnetic flux detection coil for detecting the magnetic flux generated in the magnetic flux collecting core in the second gap; The integrating means integrates induced voltages generated in the first and second magnetic flux detecting coils.
According to the current sensor of claim 3, the first magnetic flux detection coil and the second magnetic flux detection coil have an induced voltage of the same polarity with respect to the magnetic flux circulating through the magnetic flux collecting core. It is generated and connected to generate an induced voltage having a reverse polarity with respect to the external magnetic field.

また、請求項4記載の電流センサによれば、前記磁束検出用コイルは、誘電体基板上に形成されたコイルパターンを備え、前記ギャップに生じる磁束が前記誘電体基板を貫くように配置されることを特徴とする。
また、請求項5記載の電流センサによれば、前記積分手段は、前記誘電体基板上に配置されていることを特徴とする。
また、請求項6記載の電力量計によれば、請求項1ないし5の何れか1項に記載された電流センサを用いて電流計測を行なうことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, the magnetic flux detection coil includes a coil pattern formed on a dielectric substrate, and is arranged so that the magnetic flux generated in the gap penetrates the dielectric substrate. It is characterized by that.
According to a fifth aspect of the present invention, the integration means is disposed on the dielectric substrate.
According to a watt-hour meter described in claim 6, current measurement is performed using the current sensor described in any one of claims 1 to 5.

以上説明したように、本発明によれば、電流によって集磁コアに発生した磁束をギャップ内で磁束検出用コイルを介して検出することにより、磁気飽和を起こり難くすることが可能となるとともに、磁束検出時の非直線性や温度特性などの影響を排除することが可能となり、回路規模の増大を抑制しつつ、広い計測範囲に渡って電流計測精度を向上させることが可能となる。   As described above, according to the present invention, magnetic saturation can be made difficult to occur by detecting the magnetic flux generated in the magnetic collecting core by the current through the magnetic flux detection coil in the gap, It is possible to eliminate influences such as non-linearity and temperature characteristics when detecting magnetic flux, and it is possible to improve current measurement accuracy over a wide measurement range while suppressing an increase in circuit scale.

また、電流によって集磁コアに発生した磁束を異なる箇所に形成されたギャップ内で検出することにより、外部磁場の影響をキャンセルさせつつ、磁気飽和を起こり難くすることが可能となるとともに、磁束検出時の非直線性や温度特性などの影響を排除することが可能となり、広い計測範囲に渡って電流計測精度をより一層向上させることが可能となる。
また、本発明による電流センサを電力量計に用いて電流計測を行なうことにより、回路規模の増大を抑制しつつ、広い計測範囲に渡って電流計測精度を向上させることが可能な電力量計を構成することができる。
In addition, by detecting the magnetic flux generated in the magnetic flux collecting core by the current in the gaps formed at different locations, it is possible to cancel the influence of the external magnetic field and make it difficult to cause magnetic saturation and to detect the magnetic flux. It becomes possible to eliminate the influence of time non-linearity, temperature characteristics, etc., and to further improve the current measurement accuracy over a wide measurement range.
In addition, by performing current measurement using the current sensor according to the present invention for a watt-hour meter, a watt-hour meter capable of improving current measurement accuracy over a wide measurement range while suppressing an increase in circuit scale is provided. Can be configured.

以下、本発明の実施形態に係る電流センサについて図面を参照しながら説明する。
図1において、図1(a)は、本発明の第1実施形態に係る電流センサの概略構成を示す斜視図、図1(b)は、図1(a)の電流センサにおける電流検出用コイルの概略構成を示す平面図である。
図1(a)において、電流センサ10には、電流バー2が円周方向に囲まれるように環状に構成された集磁コア1が設けられ、集磁コア1にはギャップ5が形成されている。なお、集磁コア1は、例えば、パーマロイ、珪素鋼板、鉄などをせん断加工して形成される板状の断片を単数枚用いて構成することができる。あるいは、磁束の飽和量を向上させるために、パーマロイ、珪素鋼板、鉄などをせん断加工して形成される板状の断片を複数枚積層して構成するようにしてもよい。そして、ギャップ5内には、集磁コア1に発生する磁束を検出する磁束検出用コイル3が配置され、磁束検出用コイル3には、磁束検出用コイル3に発生する誘導電圧を積分する積分器4が接続されている、
ここで、磁束検出用コイル3は、図1(b)に示すように、誘電体基板であるプリント基板3aに形成されたコイルパターン3bにて構成することができ、ギャップ5に生じる磁束がプリント基板3aを貫くように配置することができる。
Hereinafter, a current sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1A is a perspective view showing a schematic configuration of the current sensor according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a current detection coil in the current sensor of FIG. It is a top view which shows schematic structure of these.
In FIG. 1A, the current sensor 10 is provided with a magnetic collecting core 1 configured in an annular shape so that the current bar 2 is surrounded in the circumferential direction, and a gap 5 is formed in the magnetic collecting core 1. Yes. In addition, the magnetic flux collecting core 1 can be configured by using a single piece of a plate-like piece formed by shearing permalloy, a silicon steel plate, iron, or the like. Alternatively, in order to improve the saturation amount of the magnetic flux, a plurality of plate-like pieces formed by shearing permalloy, silicon steel plate, iron or the like may be laminated. A magnetic flux detection coil 3 for detecting the magnetic flux generated in the magnetic flux collecting core 1 is disposed in the gap 5, and the magnetic flux detection coil 3 is integrated to integrate the induced voltage generated in the magnetic flux detection coil 3. Device 4 is connected,
Here, as shown in FIG. 1B, the magnetic flux detection coil 3 can be constituted by a coil pattern 3b formed on a printed circuit board 3a which is a dielectric substrate, and the magnetic flux generated in the gap 5 is printed. It can arrange | position so that the board | substrate 3a may be penetrated.

図2は、図1(a)の電流センサにおける積分器の概略構成を示す回路図である。
図2において、積分器4には、オペアンプ14が設けられ、オペアンプ14の反転入力端子には抵抗11が接続されるとともに、オペアンプ14の反転入力端子と出力端子の間には、コンデンサ12および抵抗13が並列接続されている。
そして、図1において、被測定電流が電流バー2を流れると、その被測定電流に比例した磁束が集磁コア1に発生し、その磁束がギャップ5から漏れ出すことで、磁束検出用コイル3を貫く。そして、磁束検出用コイル3を貫く磁束が変化すると、磁束検出用コイル3に誘導電圧が発生し、その誘導電圧から被測定電流の時間変化に比例した電圧信号が取り出される。そして、この電圧信号が積分器4にて積分されることで被測定電流を計測することができる。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the integrator in the current sensor of FIG.
In FIG. 2, the integrator 4 is provided with an operational amplifier 14, a resistor 11 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 14, and a capacitor 12 and a resistor are connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 14. 13 are connected in parallel.
In FIG. 1, when the current to be measured flows through the current bar 2, a magnetic flux proportional to the current to be measured is generated in the magnetic collecting core 1, and the magnetic flux leaks out from the gap 5. Pierce. When the magnetic flux passing through the magnetic flux detection coil 3 changes, an induced voltage is generated in the magnetic flux detection coil 3, and a voltage signal proportional to the time change of the current to be measured is extracted from the induced voltage. The current to be measured can be measured by integrating the voltage signal by the integrator 4.

これにより、電流によって集磁コア1に発生した磁束をギャップ5内で磁束検出用コイル3を介して検出することができ、磁気飽和を起こり難くすることが可能となるとともに、磁電変換素子を用いる必要がなくなることから、磁束検出時の非直線性や温度特性などの影響を排除することが可能となり、回路規模の増大を抑制しつつ、広い計測範囲に渡って電流計測精度を向上させることが可能となる。   Thereby, the magnetic flux generated in the magnetic flux collecting core 1 by the current can be detected via the magnetic flux detection coil 3 in the gap 5, and it becomes possible to make magnetic saturation difficult to occur and use a magnetoelectric conversion element. This eliminates the need to eliminate the effects of non-linearity and temperature characteristics when detecting magnetic flux, and it is possible to improve current measurement accuracy over a wide measurement range while suppressing an increase in circuit scale. It becomes possible.

また、電流バー2と集磁コア1の相対位置およびプリント基板3aの配置位置を正確に決定すれば、被測定電流によって集磁コア1を貫く磁束を一意に定めることができ、集磁コア1外部の磁束はわずかであるため、磁束検出用コイル3に多少の巻きムラがある場合においても、電流計測精度を維持することができる。また、外部磁場によって集磁コア1を貫く磁束の分布も集磁コア1の近傍に限定されることから、集磁コア1および磁束検出用コイル3を適切に設計することにより、外部磁場に起因するノイズを低減することができる。   Further, if the relative position between the current bar 2 and the magnetic collecting core 1 and the arrangement position of the printed circuit board 3a are accurately determined, the magnetic flux penetrating the magnetic collecting core 1 can be uniquely determined by the current to be measured. Since the external magnetic flux is small, the current measurement accuracy can be maintained even when the magnetic flux detection coil 3 has some winding unevenness. Further, since the distribution of the magnetic flux penetrating the magnetic flux collecting core 1 by the external magnetic field is also limited to the vicinity of the magnetic flux collecting core 1, by appropriately designing the magnetic flux collecting core 1 and the magnetic flux detection coil 3, it is caused by the external magnetic field. Noise can be reduced.

図3は、本発明の第2実施形態に係る電流センサの概略構成を示す断面図、図4は、図3の電流センサにおけるA方向から見た時の磁束検出用コイルの概略構成を示す平面図である。
図3において、電流センサ20には、電流バー22が円周方向に囲まれるように環状に構成された集磁コア21が設けられ、集磁コア21にはギャップ26a、26bが複数の箇所に形成されている。なお、ギャップ26a、26bは、同一平面上配置されるように集磁コア21に形成することが好ましい。また、集磁コア21は、例えば、パーマロイ、珪素鋼板、鉄などをせん断加工して形成される板状の断片を単数枚用いて構成することができる。あるいは、磁束の飽和量を向上させるために、パーマロイ、珪素鋼板、鉄などをせん断加工して形成される板状の断片を複数枚積層して構成するようにしてもよい。
3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a current sensor according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a plan view showing a schematic configuration of a magnetic flux detection coil when viewed from the A direction in the current sensor of FIG. FIG.
In FIG. 3, the current sensor 20 is provided with a magnetic flux collecting core 21 configured in an annular shape so that the current bar 22 is surrounded in the circumferential direction, and the magnetic flux collecting core 21 has gaps 26 a and 26 b at a plurality of locations. Is formed. The gaps 26a and 26b are preferably formed in the magnetic flux collecting core 21 so as to be arranged on the same plane. Further, the magnetic flux collecting core 21 can be configured by using a single piece of a plate-like piece formed by shearing permalloy, a silicon steel plate, iron, or the like. Alternatively, in order to improve the saturation amount of the magnetic flux, a plurality of plate-like pieces formed by shearing permalloy, silicon steel plate, iron or the like may be laminated.

そして、ギャップ26a、26b内には、集磁コア21に発生する磁束をそれぞれ検出する磁束検出用コイル23a、23bが配置され、磁束検出用コイル23a、23bには、磁束検出用コイル23a、23bに発生する誘導電圧を積分する積分手段24が接続されている。ここで、磁束検出用コイル23a、23bは、集磁コアを循環する磁束F1に対しては同極性の誘導電圧が発生し、外部磁場F2に対しては逆極性の誘導電圧が発生するように直列接続することができ、図4に示すように、磁束検出用コイル23aの一端と磁束検出用コイル23bの一端とを接続し、磁束検出用コイル23aの他端と磁束検出用コイル23bの他端とを積分手段24に接続することができる。
なお、磁束検出用コイル23a、23bは、プリント基板25に形成されたコイルパターンにて構成することができ、ギャップ26a、26bに生じる磁束がプリント基板25を貫くように配置することができる。
In the gaps 26a and 26b, magnetic flux detection coils 23a and 23b that respectively detect magnetic fluxes generated in the magnetic flux collecting core 21 are arranged. The magnetic flux detection coils 23a and 23b include magnetic flux detection coils 23a and 23b, respectively. Integrating means 24 for integrating the induced voltage generated at is connected. Here, the magnetic flux detection coils 23a and 23b generate an induced voltage having the same polarity with respect to the magnetic flux F1 circulating through the magnetic collecting core, and generate an induced voltage having the opposite polarity with respect to the external magnetic field F2. As shown in FIG. 4, one end of the magnetic flux detection coil 23a and one end of the magnetic flux detection coil 23b are connected as shown in FIG. 4, and the other end of the magnetic flux detection coil 23a and the other magnetic flux detection coil 23b are connected. The ends can be connected to the integrating means 24.
Note that the magnetic flux detection coils 23 a and 23 b can be configured by a coil pattern formed on the printed circuit board 25, and can be arranged so that the magnetic flux generated in the gaps 26 a and 26 b penetrates the printed circuit board 25.

そして、図3において、被測定電流が電流バー22を流れると、その被測定電流に比例した磁束F1が集磁コア21に発生し、その磁束がギャップ26a、26bから漏れ出すことで、磁束検出用コイル23a、23bを貫く。そして、磁束検出用コイル23a、23bを貫く磁束が変化すると、磁束検出用コイル23a、23bに誘導電圧が発生し、その誘導電圧が加算されて積分手段に24に入力されるとともに、同じ向きの外部磁場F2が磁束検出用コイル23a、23bに加わった場合には、その外部磁場F2にて磁束検出用コイル23a、23bに発生する誘導電圧は減算されて積分手段に24に入力される。そして、それらの誘導電圧から取り出された被測定電流の時間変化に比例した電圧信号が積分手段24にて積分されることで被測定電流を計測することができる。   In FIG. 3, when the current to be measured flows through the current bar 22, a magnetic flux F1 proportional to the current to be measured is generated in the magnetic collecting core 21, and the magnetic flux leaks from the gaps 26a and 26b, thereby detecting the magnetic flux. The coils 23a and 23b are penetrated. When the magnetic flux passing through the magnetic flux detection coils 23a and 23b changes, an induced voltage is generated in the magnetic flux detection coils 23a and 23b, and the induced voltage is added and input to the integrating means 24, and in the same direction. When the external magnetic field F2 is applied to the magnetic flux detection coils 23a and 23b, the induced voltage generated in the magnetic flux detection coils 23a and 23b by the external magnetic field F2 is subtracted and input to the integrating means 24. Then, the current to be measured can be measured by integrating the voltage signal proportional to the time change of the current to be measured extracted from these induced voltages by the integrating means 24.

これにより、電流によって集磁コア21に発生した磁束を異なる箇所に形成されたギャップ26a、26b内で検出することにより、外部磁場F2の影響をキャンセルさせつつ、磁気飽和を起こり難くすることが可能となるとともに、磁束検出時の非直線性や温度特性などの影響を排除することが可能となり、広い計測範囲に渡って電流計測精度をより一層向上させることが可能となる。
なお、図5に示すように、磁束検出用コイル23a、23bに発生する誘導電圧を積分する積分手段31は、プリント基板25上に配置してもよい。
さらに、実施形態1〜3の何れかの電流センサを用い、広い計測範囲に渡って電流計測精度をより一層向上させることが可能な電力量計を構成する。
Thereby, by detecting the magnetic flux generated in the magnetic collecting core 21 by the current in the gaps 26a and 26b formed at different locations, it is possible to cancel the influence of the external magnetic field F2 and make it difficult to cause magnetic saturation. In addition, it becomes possible to eliminate the influence of non-linearity and temperature characteristics at the time of magnetic flux detection, and it is possible to further improve the current measurement accuracy over a wide measurement range.
As shown in FIG. 5, the integration means 31 that integrates the induced voltage generated in the magnetic flux detection coils 23 a and 23 b may be disposed on the printed circuit board 25.
Furthermore, the watt-hour meter which can improve a current measurement precision further over a wide measurement range using the current sensor in any one of Embodiments 1-3 is comprised.

図1(a)は、本発明の第1実施形態に係る電流センサの概略構成を示す斜視図、図1(b)は、図1(a)の電流センサにおける電流検出用コイルの概略構成を示す平面図である。FIG. 1A is a perspective view showing a schematic configuration of the current sensor according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B shows a schematic configuration of a current detection coil in the current sensor of FIG. FIG. 図1(a)の電流センサにおける積分器の概略構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows schematic structure of the integrator in the current sensor of Fig.1 (a). 本発明の第2実施形態に係る電流センサの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the current sensor which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図3の電流センサにおけるA方向から見た時の磁束検出用コイルの概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the coil for magnetic flux detection when it sees from the A direction in the current sensor of FIG. 本発明の第3実施形態に係る電流センサの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the current sensor which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10、20、30 電流センサ
1、21 集磁コア
2、22 電流バー
3、 23a、23b 磁束検出用コイル
3a プリント基板
3b コイルパターン
4 積分器
5、26a、26b ギャップ
11、13 抵抗
12 コンデンサ
14 オペアンプ
24、31 積分手段
25 プリント基板
10, 20, 30 Current sensor 1, 21 Current collecting core 2, 22 Current bar 3, 23a, 23b Magnetic flux detection coil 3a Printed circuit board 3b Coil pattern 4 Integrator 5, 26a, 26b Gap 11, 13 Resistor 12 Capacitor 14 Operational amplifier 24, 31 Integration means 25 Printed circuit board

Claims (6)

導電体に流れる被測定電流により、該導電体を囲む集磁コアに生じる磁束を介して前記被測定電流を検出する電流センサにおいて、
前記集磁コアに形成されたギャップと、
前記集磁コアに発生する磁束を前記ギャップ内で検出する磁束検出用コイルと、
前記磁束検出用コイルに発生する誘導電圧を積分する積分手段とを備えることを特徴とする電流センサ。
In a current sensor for detecting the current to be measured via a magnetic flux generated in a magnetic collecting core surrounding the conductor by a current to be measured flowing in the conductor,
A gap formed in the magnetic flux collecting core;
A magnetic flux detection coil for detecting a magnetic flux generated in the magnetic flux collecting core in the gap;
An electric current sensor comprising: integrating means for integrating an induced voltage generated in the magnetic flux detecting coil.
前記ギャップは、前記集磁コアの異なる箇所に設けられる第1及び第2のギャップであり、
前記前磁束検出用コイルは、記集磁コアに発生する磁束を前記第1ギャップ内で検出する第1の磁束検出用コイルと、前記集磁コアに発生する磁束を前記第2ギャップ内で検出する第2の磁束検出用コイルと、であり、
前記積分手段は、前記第1および第2の磁束検出用コイルに発生する誘導電圧を積分することを特徴とする請求項1記載の電流センサ。
The gaps are first and second gaps provided at different locations of the magnetic core.
The front magnetic flux detection coil detects a magnetic flux generated in the magnetic flux collecting core in the first gap, and detects a magnetic flux generated in the magnetic flux collecting core in the second gap. And a second magnetic flux detecting coil
2. The current sensor according to claim 1, wherein the integrating means integrates induced voltages generated in the first and second magnetic flux detecting coils.
前記第1の磁束検出用コイルおよび前記第2の磁束検出用コイルは、前記集磁コアを循環する磁束に対しては同極性の誘導電圧が発生し、外部磁場に対しては逆極性の誘導電圧が発生するように接続されることを特徴とする請求項2記載の電流センサ。   The first magnetic flux detection coil and the second magnetic flux detection coil generate an induced voltage of the same polarity for the magnetic flux circulating through the magnetic collecting core, and induce a reverse polarity for the external magnetic field. 3. The current sensor according to claim 2, wherein the current sensor is connected so as to generate a voltage. 前記磁束検出用コイルは、誘電体基板上に形成されたコイルパターンを備え、前記ギャップに生じる磁束が前記誘電体基板を貫くように配置されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の電流センサ。   4. The magnetic flux detection coil includes a coil pattern formed on a dielectric substrate, and is arranged so that a magnetic flux generated in the gap penetrates the dielectric substrate. The current sensor according to item 1. 前記積分手段は、前記誘電体基板上に配置されていることを特徴とする請求項4記載の電流センサ。   5. The current sensor according to claim 4, wherein the integrating means is disposed on the dielectric substrate. 請求項1ないし5の何れか1項に記載された電流センサを用いて電流計測を行なうことを特徴とする電力量計。   An electric energy meter that performs current measurement using the current sensor according to any one of claims 1 to 5.
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