[发明专利]电流检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及可适用于漏电断路器、漏电警报器等的电流检测装置。

背景技术

作为这种电流检测装置，提出并实施了具有各种结构的装置，但作为结构简单、能检测出微小电流的装置，已知有磁通门型(flux gate)的电流传感器(例如，参照专利文献1)。

该专利文献1所记载的现有例的电流传感器具有图10(a)所示的结构。即，该电流传感器包括软质磁性体制的构成为形状相同、大小相等的呈圆环状的芯101及102、以及以相等匝数卷绕于各芯101及102的励磁线圈103、以跨越各芯101及102的方式一并卷绕的检测线圈104.

励磁线圈103与未图示的交流电源相连接，而检测线圈104与未图示的检测电路相连接。而且，在两个芯101及102的中心插入有作为测定电流的对象物的被测定导线105。

励磁线圈103以对其通电时两芯101及102中产生的磁场为反相而彼此抵消的方式卷绕于芯101及102。

而且，在励磁线圈103中通电有励磁电流iex时，各芯101及102中产生的磁通密度B的经时变化如图10(b)所示。关于软质磁性体制的芯101及102的磁气特性，在磁场的大小H处于规定范围内时，磁场的大小H与磁通密度B处于线性关系。然而，若磁场的大小H超过规定值，则磁通密度B成为不发生变化的磁饱和状态，由于处于这种关系，因此，若励磁线圈103中通电有励磁电流iex，则各芯101及102中产生的磁通密度B如实线图示的那样呈上下对称的梯形波状变化，且彼此处于错开180°相位的状态。

若在被测定导线105中如箭头所示地向下通电有直流电流值I，则重叠有与该直流部分相当的磁通密度，其结果是，磁通密度B如图10(b)中虚线所示呈如下状态：梯形波中，上方的梯形波的宽度被扩大，另一方面下方的梯形波的宽度被缩小。

此处，若用正弦波(对应于电动势)来呈现两芯101及102中产生的磁通密度B的变化，则成为如图10(c)所示那样。在该图10(c)中，对应于上述图10(b)中实线图示的梯形波，如实线图示的那样呈现错开180°相位的频率f的正弦波(电动势)，由于它们错开180°，因此相互抵消。另一方面，对应于图10(b)中虚线图示的梯形波，图10(c)中呈现虚线图示那样的2倍频率2f的二次谐波。该二次谐波的相位错开180°，因此，若相互重叠，则成为如图10(c)的最下部所示的正弦波信号，这由检测线圈104检测出。

由该检测线圈104捕捉到的检测信号对应于在被测定导线105中流过的直流的电流值I，通过对其进行处理，从而能检测出电流值I。

此外，作为其他现有例，提出了一种电流传感器，其包括：一个以上的第1检测变压器，其具有流过要检测的电流的一次绕组、及与该一次绕组电绝缘且利用磁芯与一次绕组进行磁耦合的二次绕组；以及检测单元，检测单元具备：包含检测出饱和并据此使磁化电流的方向反转的单元，且为了将上述磁芯周期性地驱动成饱和状态而向上述二次绕组交替提供相反方向的磁化电流的单元；以及输出与所感测的电流实质上成比例的输出信号的处理单元(例如，参照专利文献2)。

该电流传感器还包括：低通滤波器，其与上述第1检测变压器的二次绕组相连接并对因感测的电流而在上述二次绕组中被生成的磁化电流的低频或直流分量进行分离；以及第2检测变压器，其具有使所感测的电流通过的一次绕组、二次绕组，该二次绕组的输入侧与上述低通滤波器的输出部相结合，其输出侧通过生成该电流传感器的输出信号的电阻接地。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2000-162244号公报

专利文献2：日本专利第2923307号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在上述专利文献1所记载的现有例中，使用两个芯101及102。使芯101及102的磁气特性完全一致实际上是较为困难的，因此，因该磁气特性的差异，导致由励磁电流iex所引起的电压无法完全抵消。这使与二次谐波分量相对应的检测电压的S/N比恶化，存在难以检测出微小电流这一未解决的问题。

此外，与从检测线圈104输出的电流值I对应的二次谐波在电流值I过大时，如图10(b)中虚线图示的那样，梯形波的形状发生变形，从而电流I和二次谐波分量的关系不再是比例关系。由此，电流值I的检测范围受到限制，从而还存在无法检测出较宽范围的电流这一未解决的问题。

此外，由于使用至少两个芯，因此，还存在难以实现小型化、低成本化这一未解决的问题。