JPH077019B2 - 電流センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は，磁性体としてアモルフアスワイヤを用いた特
殊な織物構造を有する交番電流又はパルス電流を検出す
るための電流センサに関するものである。

（従来の技術） 従来，交番電流又はパルス電流を検出するための検出素
子としては分流器又は変流器が使用されている（「セン
サ活用事例集」情報調査会,1984年５月発行）。

また，アモルフアス磁性材料を用いた電流センサとして
は，例えば，特開昭61−79168号公報には，主回路の周
囲に板状のアモルフアス磁性材料よりなる環状磁路を設
けて，主回路の交番電流値に応じたパルス信号をアモル
フアス磁性材料の両端から検出する電流センサが提案さ
れている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら，上記のような分流器は，これに電流を流
したときに発生するオームの法則に基づく電圧降下を利
用するものであり，本質的に検出信号回路を主回路から
電気的に絶縁して使用することができない。

また，変流器は，一時巻線の電流との電磁結合によって
生じる二次巻線の電圧によって一次電流を検出するもの
であり，従って，検出信号回路を主回路から電気的に絶
縁して使用することはできるが，磁路としての鉄心及び
一次，二次の巻線を必要とするため，寸法及び重量が大
きくなる欠点がある。

さらに，特開昭61−79168号公報に記載されている電流
センサは，使用される板状のアモルフアス磁性材料に可
撓性がないため，次のような欠点がある。すなわち，こ
れは，上記の分流器又は変流器にも共通することである
が，電流センサ，特に鉄心を含む部分に可撓性がないた
め，電気装置の組立てあるいは配線の際に検出すべき電
気装置の構成要素の一部又は配線上の要素の一部として
設置され，永久的に固定されて使用されることであり，
既設装置あるいは配線の電流値を，ある時間帯だけ測定
した後取り外したり，測定個所を順次変更して同じセン
サで測定したりすることは不可能である。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは，上記のごとき欠点を改良すべく鋭意研究
を行った結果，磁性アモルフアスワイヤと絶縁被覆銅線
とからなる特殊な織物構造を有するバンドを構成するこ
とにより，極めて可撓性に富んだ電流センサの得られる
ことを見出し，本発明に到達したものである。

すなわち，本発明は，磁性アモルフアスワイヤと非磁性
非金属繊維とが交互に配列された経糸群と，電気的に連
続した１本のループを形成する絶縁被覆銅線の緯糸とか
らなる平織組織を有する扁平バンドからなり，交番電流
又はパルス電流からなる被検出電流を流す主回路の導体
の周囲に設置して，該絶縁被覆銅線の両端から被検出電
流の波高値に応じた波形の出力信号を得るようにした電
流センサを要旨とするものである。

本発明に用いられる磁性アモルフアスワイヤは微小磁界
変化により大きな磁束変化を生じることが有利なことか
ら，高透磁率材料が好ましく，また，偏平バンドを作成
する際の織張力，応力，歪による磁気特性の劣化を防止
するために磁歪が零近傍の材料が好ましい。さらに高周
波電流あるいはパルス電流の正確な値を測定する場合
は，高周波においても透磁率の低下しない磁性アモルフ
アスワイヤが有利であり，アモルフアスワイヤの線径は
細い方が好ましいが，線径が細い場合は織物形態の保持
が困難であるので，アモルフアスワイヤを複数本集束し
たものを１本の経糸として使用するのが好ましい。この
アモルフアスワイヤの組成としては，例えば,Co系の合
金組成，特にCo−Fe−Si−Ｂ系の合金組成があげられ,S
iが５〜20原子％で,Bが５〜20原子％で，残部がCo−Fe
で,Co−Fe原子％比が99/1から90/10の範囲内にあるもの
が好ましい。また,5原子％以内で,Mn,Nb,Cr等の元素を
添加してもよい。特に最適な合金組成の具体例としてCo
_68.15Fe_4.35Si_12.5B_15,Co_69.375Fe_4.625Si_13.5B_12.5,Co
_67.2Fe_4.6Nb_0.7Si_12.5B_15,Co_63.1Fe_4.0Cr_5.4Si_12.5B₁₅
があげられる。

本発明に用いられる磁性アモルフアスワイヤを製造する
には，例えば，前記合金組成を用い，製造法として特に
好ましい回転液中紡糸法により，急冷固化させればよ
い。回転液中紡糸法としては特開昭56−165016号公報や
特開昭57−79052号公報に記載されているように，回転
ドラムの中に水を入れ，遠心力でドラム内壁に水膜を形
成させ，この水膜中に溶融した合金を約80〜200μｍの
径の紡糸ノズルより噴出してワイヤを得る方法があげら
れる。

本発明に用いられる非磁性非金属繊維は，後記の理由に
より電磁誘導を生じないことが重要であるため，非磁性
及び非金属であることが必要であるが，織物形態を保つ
ものであればどんな繊維でもよい。一般的には有機繊維
が使用可能であり，織物組織を安定にするには，その線
径がもう一方の経糸として使用する磁性アモルフアスワ
イヤ（集束体も含めて）の線径とほぼ同一のモノフイラ
メントを使用するのが好ましい。そのような具体例とし
てポリエチレンテレフタレート，ポリアミド．ポリエチ
レン，ポリ塩化ビニル等のモノフイラメントがあげられ
る。

本発明に用いられる絶縁被覆銅線は，一般にエナメル線
あるいはマグネットワイヤと称される銅線であり，その
具体例としてホルマール線，ポリウレタン線，ポリエス
テル線，ポリエステルイミド線，ポリアミドイミド線等
があげられる。

以下，図面によって本発明を説明する。第１図は，本発
明の電流センサを構成する扁平バンドの一実施態様を示
す斜視図である。第１図において１は磁性アモルフアス
ワイヤを,2は非磁性非金属繊維を示しており，交互に配
列された経糸群を構成している。３は絶縁被覆銅線から
なる緯糸であり，織物の耳部で折返されており，両端部
AA′間で電気的に連続した１本のループを形成してい
る。

このときの織物の目は平織であり，磁性アモルフアスワ
イヤ１と非磁性非金属繊維２とを経糸として交互に使用
する理由は，磁性アモルフアスワイヤに対する緯糸の絶
縁被覆銅線の巻付け方向を全ての磁性アモルフアスワイ
ヤについて同一方向にするためである。すなわち，円周
磁界は経糸全てに平行磁界として作用するから，もし経
糸の全てをアモルフアスワイヤとすると，アモルフアス
ワイヤに対する銅線の巻付け方向が順次逆巻の連続した
ものとなり，アモルフアスワイヤの磁束変化に基づく誘
導起電力が隣合う２本のワイヤで相殺され電流センサと
して機能しない。

本発明にいう経糸又は緯糸とは，被検出電流から生じる
円周磁界の方向を基に定義しており，円周磁界の方向と
平行となる磁性アモルフアスワイヤと非磁性非金属繊維
を経糸と称し，円周磁界の方向と垂直となる絶縁被覆銅
線を緯糸と称している。

また，このときの経糸本数及び経糸と緯糸の織密度は，
被測定主回路の大きさ，場所，所望するバンドの寸法及
び所望する検出信号出力値のレベルによって決定され，
経糸本数及び緯糸密度を大きくすることにより，検出信
号出力レベルは増加する。

次に，第２図及び第３図は，本発明の電流センサの一実
施態様を示す斜視図である。第２図及び第３図において
４は第１図で示した扁平バンドを示しており，第２図は
扁平バンドの端部を一部重ねてリング状にした例を，第
３図は端部の間隔を５で示す磁性体で連結して閉磁路の
リング状にした例を，それぞれ示している。

さらに第４図は本発明の電流センサの使用例を示す斜視
図であり,6を示される主回路の導体（一般には７で示さ
れる絶縁被膜を有している）の周囲に４で示される扁平
バンドを巻付け,AA′の端末から出力信号を得るように
している。

この扁平バンドは，そのまま主回路の導体の周囲に巻付
けて使用することもできるが，各種表面の保護のため，
表裏にフイルムを貼付けたり，あるいは樹脂でコーテイ
ングして使用してもよい。

（作用） 本発明の電流センサは，交番電流又はパルス電流からな
る被検出電流がその周囲に電流値に比例して発生する円
周磁界の変化を磁性アモルフアスワイヤの磁束変化に転
化し，このアモルフアスワイヤの磁束変化をそのワイヤ
の周囲を取り巻く絶縁被覆銅線の誘導起電力として取り
出すものである。

（実施例） 以下実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明する。

実施例１ 原子組成比がCo_68.15Fe_4.35Si_12.5B_15,であり，線経が
0.12mmであるアモルフアスワイヤ10本と，線径0.1mmの
ナイロン６モノフイラメント９本を交互に平行な経糸と
し，線径0.1mmのPEW（ポリエステル被覆銅線）を緯糸と
し，緯糸密度180/25mmでリボン平織成型し，長さ100mm,
幅8.5mmの扁平バンドを作製した。

この扁平バンドを被検出電流として60Hzの正弦波交流が
流れる導体の周囲に第２図に示すごとくリング状に巻付
けた。このときの端部の重なり部分は5mmであった。

被検出電流の電流波高値と扁平バンドリングの銅線末端
AA′からの出力電圧の結果を表１に示す。

（発明の効果） 本発明の電流センサは，特殊な織物構造を有する扁平バ
ンドを被検出電流が流れている導体の周囲に１周以上リ
ング状に巻付けることによって構成されているため，主
回路から絶縁して使用することが可能であるとともに特
別な二次巻線を施す必要がなく，小型で軽量にすること
ができる。

特に本発明における扁平バンドは可撓性を有しているか
ら，主回路の場所にとらわれず，測定すべき個所に簡単
に取付けることができ，さらに電流をセンシングした後
不要になったセンサは巻付けを解除して新たに場所を変
更して再度取付けることも可能であり，極めて操作性の
優れた電流センサである。

【図面の簡単な説明】

第１図は，本発明の電流センサを構成する扁平バンドの
一実施態様を示す斜視図，第２図及び第３図は，本発明
の電流センサの一実施態様を示す斜視図，第４図は本発
明の電流センサの使用例を示す斜視図である。 １……磁性アモルフアスワイヤ,2……非磁性非金属繊
維,3……絶縁被覆銅線,4……扁平バンド,5……磁性体,6
……主回路の導体,7……主回路導体の絶縁被覆

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁性アモルフアスワイヤと非磁性非金属繊
   維とが交互に配列された経糸群と，電気的に連続した１
   本のループを形成する絶縁被覆銅線の緯糸とからなる平
   織組織を有する扁平バンドからなり，交番電流又はパル
   ス電流からなる被検出電流を流す主回路の導体の周囲に
   設置して，該絶縁被覆銅線の両端から被検出電流の波高
   値に応じた波形の出力信号を得るようにした電流セン
   サ。