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明細書 :電力計測装置

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 再公表特許(A1)
発行日 平成29年1月5日(2017.1.5)
発明の名称または考案の名称 電力計測装置
国際特許分類 G01R  21/08        (2006.01)
FI G01R 21/08
国際予備審査の請求 未請求
全頁数 28
出願番号 特願2014-549805 (P2014-549805)
国際出願番号 PCT/JP2013/006856
国際公開番号 WO2014/083812
国際出願日 平成25年11月21日(2013.11.21)
国際公開日 平成26年6月5日(2014.6.5)
優先権出願番号 2012260734
優先日 平成24年11月29日(2012.11.29)
優先権主張国 日本国(JP)
指定国 AP(BW , GH , GM , KE , LR , LS , MW , MZ , NA , RW , SD , SL , SZ , TZ , UG , ZM , ZW) , EA(AM , AZ , BY , KG , KZ , RU , TJ , TM) , EP(AL , AT , BE , BG , CH , CY , CZ , DE , DK , EE , ES , FI , FR , GB , GR , HR , HU , IE , IS , IT , LT , LU , LV , MC , MK , MT , NL , NO , PL , PT , RO , RS , SE , SI , SK , SM , TR) , OA(BF , BJ , CF , CG , CI , CM , GA , GN , GQ , GW , KM , ML , MR , NE , SN , TD , TG) , AE , AG , AL , AM , AO , AT , AU , AZ , BA , BB , BG , BH , BN , BR , BW , BY , BZ , CA , CH , CL , CN , CO , CR , CU , CZ , DE , DK , DM , DO , DZ , EC , EE , EG , ES , FI , GB , GD , GE , GH , GM , GT , HN , HR , HU , ID , IL , IN , IR , IS , JP , KE , KG , KN , KP , KR , KZ , LA , LC , LK , LR , LS , LT , LU , LY , MA , MD , ME , MG , MK , MN , MW , MX , MY , MZ , NA , NG , NI , NO , NZ , OM , PA , PE , PG , PH , PL , PT , QA , RO , RS , RU , RW , SA , SC , SD , SE , SG , SK , SL , SM , ST , SV , SY , TH , TJ , TM , TN , TR , TT , TZ , UA , UG , US
発明者または考案者 【氏名】辻本 浩章
出願人 【識別番号】506122327
【氏名又は名称】公立大学法人大阪市立大学
個別代理人の代理人 【識別番号】230104019、【弁護士】、【氏名又は名称】大野 聖二
【識別番号】100109841、【弁理士】、【氏名又は名称】堅田 健史
【識別番号】100167933、【弁理士】、【氏名又は名称】松野 知紘
【識別番号】100174137、【弁理士】、【氏名又は名称】酒谷 誠一
審査請求 未請求
要約 磁性薄膜を用いた電力計には、すでに設置された状態の配線に後からでも取付が可能であって、配線のどこに設置しても、配線と磁性薄膜との位置関係を確定できることが必要である。
前記電源に前記負荷と並列に接続するための一対の接続端子と、磁性膜の両端に素子端子を設けた磁性素子と、前記磁性素子に直列に接続された計測抵抗と、前記磁性素子の電圧変化を検出し所定の成分を出力する検出手段とを有し、前記一対の接続端子を介して前記被計測回路に接続されるセンサ部と、複数の前記センサ部からなるセンサユニットと、すべての前記センサ部の前記検出手段の出力を加算する加算手段と、前記センサ部の前記磁性素子を、一方の前記電線が配置される位置基準となる仮想軸から等距離の位置に、前記仮想軸に対向する向きに固定する固定手段を有することを特徴とする電力計測装置。
特許請求の範囲 【請求項1】
電源と、負荷と、前記電源および前記負荷の間を接続する一対の電線からなる被計測回路で消費される電力を計測する電力計測装置であって、
前記電源に前記負荷と並列に接続するための一対の接続端子と、
磁性膜の両端に素子端子を設けた磁性素子と、前記磁性素子に直列に接続された計測抵抗と、前記磁性素子の電圧変化を検出し所定の成分を出力する検出手段とを有し、前記一対の接続端子を介して前記被計測回路に接続されるセンサ部と、
複数の前記センサ部からなるセンサユニットと、
すべての前記センサ部の前記検出手段の出力を加算する加算手段と、
前記センサ部の前記磁性素子を、一方の前記電線が配置される位置基準となる仮想軸から等距離の位置に、前記仮想軸に対向する向きに固定する固定手段を
有することを特徴とする電力計測装置。
【請求項2】
前記センサユニットは、2セットの前記センサ部で構成され、
前記固定手段は、前記2セットのセンサ部を前記仮想軸に対して軸対称の位置に固定し、
一方の前記センサ部が配置される平面上に、他方の前記電線を配置する平面部が延設されたことを特徴とする請求項1に記載された電力計測装置。
【請求項3】
前記センサユニットは、2セットの前記センサ部で構成され、
前記固定手段は、前記一方の電線の中心を前記仮想軸上に配置し、他方の前記電線を前記一方の電線と隣接固定した時に、
前記他方の電線の中心から前記一方の電線の表面に向かう接線を含む一対の傾斜面のそれぞれに前記磁性素子を固定することを特徴とする請求項1に記載された電力計測装置。
【請求項4】
前記固定手段は、前記センサ部の前記磁性素子を前記仮想軸に対して軸対称の位置に固定し、
さらに、前記仮想軸から前記磁性素子までの距離と同じ距離であって、前記磁性素子間の位置に磁性体を固定することを特徴とする請求項1に記載された電力計測装置。
【請求項5】
前記磁性体は、硬磁性体であることを特徴とする請求項4に記載された電力計測装置。
【請求項6】
前記磁性体は、軟磁性体であることを特徴とする請求項4に記載された電力計測装置。
【請求項7】
前記センサ部は、
前記磁性素子の前記計測抵抗に接続していない側の前記素子端子を一方の前記接続端子に接続し、
前記計測抵抗の前記磁性素子に接続していない側の端子を他方の前記接続端子に接続し、
前記素子端子間を計測端子としたことを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載された電力計測装置。
【請求項8】
前記センサ部は、
前記磁性素子の前記計測抵抗に接続していない前記素子端子と第2の磁性素子の一方の素子端子を接続し、
前記第2の磁性素子の他方端を一方の前記接続端子に接続し、
前記計測抵抗の前記磁性素子に接続していない側の端子を他方の前記接続端子に接続し
、さらに前記第2の磁性素子の前記一方の素子端子を接地したことを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載された電力計測装置。
【請求項9】
前記センサ部は、
前記磁性素子の前記計測抵抗に接続していない側の前記素子端子を一方の前記接続端子に接続し、
前記計測抵抗の前記磁性素子に接続していない側の端子を他方の前記接続端子に接続し、
前記一方の接続端子に一方端を接続した疑似抵抗と、前記疑似抵抗の他方端に一方端が接続され、他方端が前記他方の接続端子に接続された疑似計測抵抗とを有し、
前記磁性素子と前記計測抵抗の接続点と、前記疑似抵抗と前記疑似計測抵抗の接続点を計測端子としたことを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載された電力計測装置。
【請求項10】
前記加算手段の結果を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項1に記載された電力計測装置。
発明の詳細な説明 【技術分野】
【0001】
本発明は、高周波回路や電池で消費する電力を簡易でかつ小さな構成で測定することが可能な種々の薄膜センサ型の電力計測装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、インターネット等を利用する環境が整ってきた中で、電力の遠隔検針を含めた計測システムの開発が進められている。従来から電力の計測においては、使用した電力量を円盤の回転数に変換し積算演算を行うという積算電力量計が使用されている。最近ではこの積算電力量計に、回転を検出するセンサや電流計(CT)、電圧計(PT)を新たに付加し、電子回路やマイクロプロセッサによる乗算計算を行うことで電力を計測している。
【0003】
しかしながら、積算電力量計は、装置構成が複雑であり、装置が大型化する。さらに、積算電力量計は、電力が機械的に出力されるためデジタル管理できないといった課題があった。また、使用した電力を円盤の回転に変換するため、ロスが生じ、余分なエネルギーを消費しかねない。
【0004】
そこで、消費電力をそのまま電気量として測定することができるとともに、小型化および集積化の可能な電力計の開発が望まれている。
【0005】
小型化および集積化の可能な電力計としては、例えば、磁性薄膜の磁気抵抗効果を利用し、消費電力を電気量のまま測定することの可能な電力計測装置や磁界センサが提案されている(非特許文献1、2)。これは、交流が流れる一次導体に対し、平行に置かれた(基板上に構成された)磁性薄膜を用い、この磁性薄膜の両端に抵抗を介して一次電圧が印加され、磁性薄膜の両端から出力を取り出すようにした電力計測装置や磁界センサである。この電力計測装置等では、2倍周波数成分の振幅値から電力IVを取り出す方式を採用するものである。
【0006】
この電力計測装置等では、磁性薄膜からなる強磁性体内において、電流と磁化のなす角度によりその磁性体の電気抵抗値が変わる現象であるプレナーホール効果(Planar Hall effect(PHE))を利用し、バイアス磁界なしで線形特性を得ることができる点に着目し、電力に比例する信号成分を取り出すようにしている(この電力計測装置を「プレナーホール型電力計測装置」または「PHE型電力計測装置」と称する。)。
【0007】
なお、ここで用いられる磁界センサは、外部磁界の変化を電気信号に変換する素子であり、強磁性薄膜や半導体薄膜等の磁性薄膜をパターニングし、その磁性薄膜のパターンに電流を流し電圧変化として外部磁界の変化を電気信号に変換するものである。
【0008】
しかしながら、PHE型電力計測装置では、磁性薄膜から検出する電圧出力を一次導体の負荷電流に直交する方向にとらなければならない。すなわち、磁性薄膜の幅方向の両端で電圧を出力させなければならない。したがって、PHE型電力計測装置では、磁性薄膜がある程度の幅太である必要があり、幅細形状(ここでは例えば直線形状・長方形状の長手方向に細い形状を意味する)の磁性薄膜を使用することはできない。
【0009】
また、PHE型電力計測装置では磁性薄膜をブリッジ回路構成で構成しなければならないという形状的な制限も存在する。これらのことはPHE型電力計測装置では、高周波回路で用いられるマイクロストリップ線路やコプレナー線路等の特殊な線路上に設置することが困難であることを意味する。
【0010】
この他に高周波用の電力測定装置としてはボロメータ計測器や精密計測器も存在するが、それらは複雑大型な構成で、かつ非常に高価なものであり、各デバイスや各施設ごとの電力測定・検出に耐え得るものではない。
【先行技術文献】
【0011】

【特許文献1】特開平10-232259号公報
【0012】

【非特許文献1】磁性膜を用いた薄膜電力計(電気学会マグネティツクス研究会資料VOL.MAG-05 No.182)
【非特許文献2】磁性膜を用いた薄膜電力計(電気学会マグネティツクス研究会資料VOL.MAG-05 No.192)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
磁性薄膜を用いた電力計は、電流が流れる導線と磁性薄膜の位置関係が重要となる。磁性薄膜と導線間の関係を開示したものとして、特許文献1の漏電検出装置は、簡便であり、またある程度の小型化も可能である。しかし、リング状の磁性体を使用するため、必然的にその小型化は制限される。また、電源からの電線Aおよび電線Bをリングの孔に通過させる必要があるので、電線が太くなった場合は、リング状の磁性体自体が大きくなる。また、すでに配置されている電線に対してリング状の磁性体を配置するのは、容易ではない。たとえば、クランプ型電流計のように、リング状磁性体の一部を開放できるようにし、開放部分から電線を孔の中に入れ、再びリング状磁性体が磁束の閉路を形成するように戻すといった手間が必要であった。
【0014】
また、小型化のために回路基板自体が集積化される中で、電源からの電源ラインパターンを2線共同時に磁性体で囲わないとならないので、後からの取付は極めて困難である。磁性薄膜を用いた電力計には、すでに設置された状態の配線に後からでも取付が可能であって、配線のどこに設置しても、配線と磁性薄膜との位置関係を確定できることが必要である。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明は上記のような課題に鑑み想到されたものであり、すでに配線された回路であっても、後から容易に設置しやすく、また、小型化も可能である電力計測装置である。
【0016】
より具体的に本発明の電力計測装置は、電源と、負荷と、前記電源および前記負荷の間を接続する一対の電線からなる被計測回路で消費される電力を計測する電力計測装置であ
って、
前記電源に前記負荷と並列に接続するための一対の接続端子と、
磁性膜の両端に素子端子を設けた磁性素子と、前記磁性素子に直列に接続された計測抵抗と、前記磁性素子の電圧変化を検出し所定の成分を出力する検出手段とを有し、前記一対の接続端子を介して前記被計測回路に接続されるセンサ部と、
複数の前記センサ部からなるセンサユニットと、
すべての前記センサ部の前記検出手段の出力を加算する加算手段と、
前記センサ部の前記磁性素子を、一方の前記電線が配置される位置基準となる仮想軸から等距離の位置に、前記仮想軸に対向する向きに固定する固定手段を
有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
本発明に係る電力計測装置は、磁性薄膜を用いるセンサ部を有するため、センサ部は薄く作製することができる。そのため、すでに完成している被計測回路にも、後から配設することが可能である。また、センサ部分で被計測対象となる導線を挟持する構造をとるため、センサ位置と導線の位置関係を十分な計測精度で確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明に用いる磁性素子の構成を示す図である。
【図2】磁性素子の動作を説明する図である。
【図3】ストライプ形状の導体パターンを施した磁性素子(バーバーポール型)を示す図である。
【図4】磁性素子を用いた電力計測装置の構成を示す図である。
【図5】本発明に係る電力計測装置の外観を例示する斜視図である。
【図6】磁性素子と電線の配置関係を示す図である。
【図7】磁性素子が1つの場合と、磁性素子が2つの場合における計測誤差を示すグラフである。
【図8】磁性素子と電線の配置関係(X座標とY座標も)を示す図である。
【図9】電線がX方向にずれた時の電力計測結果に及ぶ影響を示すグラフである。
【図10】実施の形態1に係る電力計測装置の結線図を示す図である。
【図11】フレームの他の形状を例示する図である。
【図12】フレームの他の形状を例示する図である。
【図13】フレームの他の形状を例示する図である。
【図14】フレームの他の形状を例示する図である。
【図15】実施の形態2に係るフレームによる磁性素子の配置関係を示す模式図である。
【図16】磁性素子を3つ使用した場合の電力計測値の変動を示すグラフである。
【図17】磁性素子を2つ使用した場合の電力計測値の変動を示すグラフである。
【図18】磁性素子を4つ使用した場合の磁性素子の配置関係を示す模式図である。
【図19】磁性素子を4つ使用した場合の電力計測値の変動を示すグラフである。
【図20】仮想軸17から電線93aのずれと電力計測の最大誤差の関係を示すグラフである。
【図21】磁性素子の個数と最大誤差の関係を示すグラフである。
【図22】磁性素子の間に永久磁石若しくは高透磁率材料を配置したフレーム10fの模式図である。
【図23】センサ部30の他の構成を例示する図である。
【図24】センサ部30の他の構成を例示する図である。
【図25】センサ部30の他の構成を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下本発明に係る電力計測装置について図を参照しながら説明する。なお、以下の説明は本発明の一実施形態を例示するのであり、以下の実施形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、以下の実施形態は変更することができる。

【0020】
(実施の形態1)
まず、本発明に使用する磁性素子14について簡単に説明する。図1を参照して、磁性素子14は、基板141上に磁性膜142を形成し、その両端に素子端子(電極)143、144が形成されている。形状は短冊状で、素子端子143、144が形成された方向を長手方向と呼ぶ。磁性膜142は好ましくは長手方向に磁化容易軸EAが誘導されているのが好ましい。

【0021】
この磁性素子14に、検出器電源21から電流Iを流す。電流Iは磁性膜142中を長手方向に流れる。この時、長手方向に直角な方向から外部磁界Hが印加されると、磁性膜142の電気抵抗が変化する。これを磁気抵抗効果と呼ぶ。磁気抵抗効果は、磁性膜142中を流れる電流Iと磁性膜142中の磁化の方向が変化することで生じると考えられる。なお、ここで「外部磁界H」とは、磁性膜142の外側から印加される磁界という意味である。

【0022】
図2(a)には、図1の磁性素子14の平面図を示し、図2(b)には、磁性素子14に印加される外部磁界Hと磁性膜142の抵抗値Rmrの関係を示す。横軸は磁性膜142に印加される外部磁界Hで、縦軸は磁性膜142の抵抗値(Ω)である。磁気抵抗効果は、電流Iと磁化Mの方向がずれることで生じると考えられるので、印加される外部磁界Hに対しては偶関数の特性を有する。

【0023】
しかし、外部磁界Hがゼロの状態から外部磁界Hを印加すると、外部磁界Hの方向を抵抗値の変化として識別できない。そこで、長手方向に対して直角方向にバイアス磁界Hbiasをかける。このバイアス磁界Hbiasによって動作点が移動し、外部磁界Hの方向によって、抵抗値Rmrが増減する。図2(b)では、動作点の抵抗値Rm0の時に、外部磁界Hが印加され、その結果+ΔRmrの抵抗変化が生じたことを示している。なお、符号MRCは、磁気抵抗効果を示す曲線である。

【0024】
このバイアス磁界Hbiasは、永久磁石149によって容易に付与することができる。もちろん、電磁石であってもよい。このように磁性素子14に対してバイアス磁界Hbiasを付与するものをバイアス手段145と呼ぶ。このバイアス手段145は直接磁界を発生するものでなくてもよい。

【0025】
図3には、磁性膜142上に良導電物質で形成した導体148を帯状のストライプ構造に形成したものを示す。ストライプ構造とは、導体148を帯状にし、且つ磁性膜142の長手方向に対して傾斜して形成した構造をいう。なお、導体148間は平行かつ等距離に形成しておくのが望ましい。このような構造では、帯状の導体148間を最短距離で電流Iが流れる。そして、磁性膜142には磁化容易軸EAを磁性素子14の長手方向に誘導しておく。すると、外部磁界Hがゼロの状態でも磁化Mと電流Iの方向が異なる。すなわち、磁気抵抗効果に関する限り、バイアス磁界が印加されたと同じ状況を得ることができる。

【0026】
このような構造の磁性素子14に紙面上から下方向に外部磁界H(白矢印H)が印加されたとする。外部磁界Hがない状態の磁化M(黒色矢印)は電流Iと違う角度を向いていたが、外部磁界Hによって電流Iと同じ方向に回転する(白矢印)。電流Iに対する磁化Mの動きは、図2で説明した磁化Mの動きと同じであり、図3の磁性素子14の抵抗値は、図2(b)に示すように抵抗値が変化する。

【0027】
本明細書では、このように、実際に磁界を発生してなくても、実質的にバイアス磁界Hbiasが印加されたと同じ効果を示すものをバイアス手段145に含める。図3のような導体148と磁化容易軸EAの組み合わせもバイアス手段145と言ってよい。図3のような構造の磁性素子14をバーバーポール型と呼ぶ。また、他の例として、磁性膜142の磁化容易軸EAを長手方向から傾けて誘導しておいてもよい。この場合も予め電流が流れる方向(長手方向)と磁化の向きが傾いているからである。

【0028】
図4には、バーバーポール型の磁性素子14を用いた電力計測の原理を示す。磁性素子14と計測抵抗22を直列にし、被計測回路90の電源91に連結されている負荷92と並列にこれを連結する。連結する点は、接続端子12a、12bである。そして、磁性素子14は、電源91と負荷92の間を接続している電線93aに平行に隣接配置させる。ここで平行とは、電線93aの周囲に形成される同軸状の磁界に、磁性素子14の面内方向が平行になることである。また、計測抵抗22は、磁性素子14の抵抗値Rmrに対して十分に大きいとしておく。また、電線93aの抵抗は十分に小さい。

【0029】
まず、電源91が直流の場合、電線93a、93bに流れる電流をIとすると、磁性素子14に印加される外部磁界Hは、比例定数をαとして、(1)式のように表される。
H=αI・・・・(1)

【0030】
図2(b)にも示すように、磁性素子14の電気抵抗の変化ΔRmrは、外部からの印加磁界Hに比例するので、比例定数をβとし、(1)式を考慮すると、(2)式のように表される。
ΔRmr=βH=β(αI)・・・・(2)

【0031】
磁性膜142に外部磁界Hが印加されていない時(動作点)の電気抵抗をRm0とすると、外部磁界Hが印加された時の磁性素子14全体の電気抵抗Rは、(3)式のように表される。
=Rm0+ΔRmr=Rm0+αβI・・・・(3)

【0032】
つまり、電流Iが流れる電線93aに近接配置された磁性膜142は、(3)式のような電気抵抗特性を有する。この磁性素子14の素子端子143、144間に電流Iが流れると、素子端子143、144間の電圧Vmrは(4)式のように表される。
mr=R=(Rm0+ΔRmr)I=(Rm0+αβI)I・・・・(4


【0033】
次に電源91を直流としているので電圧VinをVとすれば。(5)式のように表される。そして、電線93a、93bの抵抗は十分に小さく、また、磁性素子14の抵抗Rも計測抵抗22(値はR)よりも十分小さいとする。負荷92の抵抗をRとすると、電線93aを流れる電流Iと、磁性素子14を流れる電流Iは、それぞれ(6)式、(7)式のようになる。

【0034】
そこで、磁性素子14の素子端子143、144間の電圧Vmrは(8)式のように表される。なお(8)式の式変形の途中でRm0<<Rの関係を使った。またKは比例定数である。(8)式の結果より、磁性素子14の素子端子143、144間では、負荷92で消費される電力Iに比例した電圧と、計測抵抗22(R)と磁性素子14の動作点での電気抵抗Rm0が決まると一意に決まるバイアス電圧の和を得ることができる。

【0035】
【数1】
JP2014083812A1_000003t.gif

【0036】
このような関係は、電源91が交流であっても成立する。電源91が交流で、負荷92がリアクタンスの場合について次に説明する。(1)式から(4)式の関係は上記の説明通りである。電源91が交流になるので、電圧Vinは、振幅V、角周波数ωとすると、(9)式のように表される。また、被計測回路90で負荷92がリアクタンスなので、負荷92を流れる電流Iは、電源91(電圧Vin)とは位相のズレが生じる。この位相のズレをθとする。一方、磁性素子14は、通常の抵抗なので電源91(電圧Vin)と同位相である。したがって、電流IおよびIは、(10)式、(11)式のように表される。

【0037】
そこで、(4)式に(10)式および(11)式を代入すると(12)式のように変形される。

【0038】
【数2】
JP2014083812A1_000004t.gif

【0039】
(12)式を見ると、最終項は、負荷92で消費する有効電力が直流成分として表れているのがわかる。すなわち、素子端子143、144間の出力を、ローパスフィルタを通過させて得た直流電圧は、負荷92で消費する有効電力に比例した電圧である。以上のように磁性素子14を使って、電源ラインである電線93に流れる電流だけでなく、接続の方法によって電源91に接続している負荷92での消費電力も計測することができる。

【0040】
このように図4の構成においては、電源91が直流であろうと、交流であろうと、電源91に接続された負荷92で消費される電力を電圧として取り出すことができる。磁性素子14の素子端子143、144間の電圧を検出し、直流のバイアス成分や交流成分を除き、負荷92の消費電力に比例する電圧を検出する手段を検出手段27と呼ぶ。検出手段27は、差動アンプ25と後処理手段26で構成される。

【0041】
後処理手段26は、差動アンプ25の出力に交流や直流バイアス電圧が重畳されている際に、それらを除去する手段である。具体的には、交流が重畳されている場合は、ローパスフィルタであり、直流バイアス電圧が重畳されている場合は、絶対値が同電圧で極性が反対の電圧を付与する手段で、定電圧電源や電池等で実現できる。

【0042】
また、被計測回路90の電線93aが発生する磁界から負荷92で消費する電力に比例した電圧を取り出す部分をセンサ部30とよぶ。また、センサ部30は、差動アンプ25及び後処理手段26を含んでもよい。図4では、センサ部30は、磁性素子14、計測抵抗22、差動アンプ25および後処理手段26で構成される。

【0043】
再び図4を参照して、磁性素子14による電気抵抗の変化は、印加された外部磁界Hに依存する。印加される外部磁界Hとは、被計測回路90における電線93aに流れる電流が電線93aの外部に作る磁界である。つまり、電力を測定する電線93aと磁性素子14の配置が、電力計測の精度を決める。しかし、磁性素子14は薄く、小型に形成されるため、電線93aに磁性素子14を正確に取り付けるのは容易ではない。

【0044】
図5には、電力の計測結果が、磁性素子14の電線93aへの取付精度に、大きく影響を受けない電力計測装置1を示す。被計測回路90は、電源91と電線93aと負荷92と電線93bで構成される。なお、電線93aは一部シールド94と導線93cを拡大して記載し、その他の部分ではシールド94を省略し、導線93cは線で表した。

【0045】
電力計測装置1は、電線93aに配設されるセンサユニット10と、被計測回路90との接続を図る接続端子12a、12bを含む。センサユニット10は、複数のセンサ部30からなり、図5では、2セットのセンサ部30a、30bから構成されている。また、差動アンプ25や結線といった回路部分は筐体50に収納される。接続端子12a、12bも筐体50内につながる。

【0046】
筐体50からは、断面コの字上に形成されたフレーム52と、開口面の少なくとも一部を閉じるストッパ53からなるホルダー51が結線によって繋がれている。そして、センサ部30a、30bの磁性素子14a、14bが、フレーム52の対向する壁の内壁面に配設されている。ここで、磁性素子14aと磁性素子14bが、軸対称の位置関係となるような仮想軸17を想定することができる。言い換えると、仮想軸17から等距離の位置に、仮想軸17と対向するように磁性素子14aと磁性素子14bは配置される。また、仮想軸17から等距離の位置で仮想軸17を取り囲むといってもよい。

【0047】
この意味で、フレーム52は、磁性素子14aおよび磁性素子14bを仮想軸から等距離の位置に固定する固定手段である。またフレーム52は、磁性素子14aと磁性素子14bを仮想軸17に対向する向きにも固定している。そして、このフレーム52内の仮想軸に電線93aの中心が重なるように配置すると、電線93aの中心から等距離の位置に磁性素子14a、14bは配置されることになる。

【0048】
電線93aは、中心が磁性素子14aと磁性素子14bの間の仮想軸17に重なるように配置するのが望ましい。それぞれの磁性素子14a、14bに同じ磁界を印加できるからである。しかし、異物が挟まったり、ホルダー51を電線93aに取付ける際に、磁性素子14a、14bとの間でスペースを生じるなど、電線93aの中心が、仮想軸17に重なるように配置されない場合がある。

【0049】
このように、磁性素子14と電線93aとの位置関係が、想定していた位置関係でなくなると、計測する消費電力に誤差が生じることになる。消費電力は、電線93aが発生する磁界の変化を磁性素子14で検出することによって求められるからである。

【0050】
ところが、電線93aの周囲に複数個の磁性素子14を配置する構造にすると、磁性素子14aと磁性素子14bに対する電線93aの位置による電力の計測結果への影響を小さくすることができる。以下にこの原理を説明する。

【0051】
図6(a)には、磁性素子14aおよび磁性素子14bと、仮想軸17と、仮想軸17に重ねて配置しようとした電線93aの断面状態を示す。電線93aを配置したホルダー51の断面と言ってもよい。なお、磁性素子14aを磁性素子Aと呼び、磁性素子14bを磁性素子Bとも呼べることとし、磁界、抵抗、電圧などを「A」、「B」で区別する。

【0052】
磁性素子14aと磁性素子14bの間隔を2rとし、電線93aの仮想軸17からのずれをΔrとする。つまり、電線93aを仮想軸17に重ねて配置しようとしたが、Δrだけずれた場合を示す。結果、電線93aは磁性素子14aからはr+Δrだけ離れており、磁性素子14bからはr-Δrだけ離れている。

【0053】
この時、磁性素子14aおよび磁性素子14bに形成される磁界H、磁界Hは、アンペア周回積分の法則より、(13)式、(14)式のように表される。それぞれの磁性素子14a、14bの電気抵抗の変化ΔRmrAおよびΔRmrBは、外部からの印加磁界Hに比例するので、比例定数をβとし、(13)式、(14)式を考慮すると、(15)式および(16)式のように表される。なお、ΔRmrAは、磁性素子14aの抵抗変化であり、ΔRmrBは、磁性素子14bの抵抗変化を表す。

【0054】
また、磁性素子14aおよび磁性素子14bに同じだけの電流Iを流すとすると、この抵抗変化分に相当する電圧ΔVmrAと電圧ΔVmrBは、(17)式および(18)式のように表される。なお、ΔVmrAは、磁性素子14aの電圧変化であり、ΔVmrBは、磁性素子14bの電圧変化を表す。

【0055】
【数3】
JP2014083812A1_000005t.gif

【0056】
ここで電圧ΔVmrAと電圧ΔVmrBの加算を求めると(19)式のようになる。

【0057】
【数4】
JP2014083812A1_000006t.gif

【0058】
(19)式によれば、Δr/r=0.1(10%)の場合には、磁性素子14a、14bの出力電圧を加算したものの出力比は1.01、変動率は0.01(%)程度となり、取付位置の変動(誤差)による電圧変化の変動(誤差)を極めて小さくできる。

【0059】
図7には、磁性素子14a、磁性素子14bの仮想軸17に電線93aを配置しようとした場合と、電線93aに対して磁性素子14aだけを配置した場合の設置誤差と計測誤差の関係を求めたグラフを示す。横軸は設置誤差(Δr/r)であり、縦軸は計測誤差(|1-1/(1+Δr/r)|)を表す。つまり縦軸は(19)式の分数部分の絶対値である。なお、磁性素子14aだけを配置した場合とは、(19)式における電圧ΔVmrAだけを求めたものである。具体的な構成は図6(b)の構成である。

【0060】
図7を見ると、磁性素子14aだけの場合より磁性素子14a、14bの仮想軸17に電線93aを重ねて配置する構成の方が、設置誤差に係る計測誤差が低く抑えられていることがわかる。

【0061】
さて、これまでは、電線93aの磁性素子14aと磁性素子14bの間の距離方向の位置のずれを検討した。次に磁性素子14aと磁性素子14bの幅方向の位置のずれを検討する。

【0062】
図8には、図6(a)と同じ電線93aと磁性素子14aと磁性素子14bの断面図を示す。図8では、磁性素子14aと磁性素子14bの距離方向での磁性素子幅中心に沿った方向をY軸とし、Y軸の直角方向で、磁性素子14aと磁性素子14bの幅方向をX軸とする。このように座標軸を想定すると原点は、仮想軸17である。

【0063】
なお、X軸は磁性素子14aと磁性素子14bからちょうど距離rだけ離れた点の集合でもある。電線93aの存在する位置を、この座標中で座標(x、y)とし、電線93aの位置が変動したときの磁性素子14a、14bの中心点(それぞれ点a、点b)における磁界を計算した。磁性素子14a、14bの幅を2wとした。

【0064】
図9に、その計算結果を示す。磁性素子14a、14b間は4mm(r=2mm)とした。図中の○(白丸)は電線93a(電流)をy=0の直線上(X軸)を左右に移動させた場合、□(白四角)はy=0.2mm、△(白三角)はy=-0.2mmの直線上を左右に移動させた場合の点aでのX軸方向の磁界の大きさ(Hpara)を示している。また▽(白逆三角形)は□:y=0.2mmと△:y=-0.2mmを平均したものである。

【0065】
X軸上の変化量(移動量)は中心(仮想軸17)から磁性素子14a、14bまでの距離r=2mmと上述の上下の変動幅0%~20%を考慮し、その±20%(±0.4mm)とした。図9中のy軸値は、電線93a(電流)が(x=0,y=0)、(x=0,y=0.2)、(x=0,y=-0.2)での磁界Ho(y=0)、Ho(y=0.2)、Ho(y=-0.2)での規格値(Hpara/Ho)である。図9では、横軸はX軸を表し、縦軸はX軸方向の磁界を規格値(Hpara/Ho)で表した。

【0066】
図9より、X軸方向の10%(±0.2mm)の変動に対してX軸方向の外部磁界は1%程度の減少、X軸方向の20%(±0.4mm)の変動に対してX軸方向の外部磁界は4%程度の減少が見られる。しかし、電線93a(電流)が磁性素子14aと磁性素子14bの中心(仮想軸17)付近(x=0,y=0)を左右に移動(設置誤差、または振動)しても磁性素子14a、14b間の中心付近の磁界の大きさはそれほど大きく変動していない様子が分かる。

【0067】
以上から磁性素子14a、14bを仮想軸17に対して軸対称の位置に配置し、仮想軸17に被計測回路90の電線93aを重ねるように配置し、それぞれの磁性素子14a、14bによる電圧変化を加算することで、磁性素子14と電線93aの位置的な誤差が電力計測値に及ぼす影響を小さくすることができる。つまり、電線93aを磁性素子14aと磁性素子14bで挟持することで、電力計測に係る誤差を小さくすることができる。

【0068】
なお、上記のように磁性素子14aと磁性素子14bからの出力は、同じ特性の出力を加算する必要がある。したがって、電線93aを挟持した際に、磁性素子14aと磁性素子14bのバイアス手段(それぞれ145aおよび145bとする。ただし図示せず。)は、電線93aの作る外部磁界Hに対して、同じ方向に作用するように形成しておく必要がある。

【0069】
図10には図5に示した電力計測装置1の各部の具体的な結線関係を示す。基本的には、図4で示した電力計測装置の磁性素子14を2セット並列に設け、それぞれの出力を加算手段によって加算する構成である。

【0070】
まず、電力計測装置1は、第1センサ部30aと第2センサ部30bと加算手段28を含む。また加算手段28の出力を表示する表示手段35が付加されてもよい。第1および第2のセンサ部30a、30bは、それぞれ磁性素子14aと計測抵抗22aと差動アンプ25aと後処理手段26a、および磁性素子14bと計測抵抗22bと差動アンプ25bと後処理手段26bで構成される。センサ部30aとセンサ部30bによってセンサユニット10が構成される。

【0071】
図5を参照すると、少なくともセンサ部30aおよびセンサ部30bの磁性素子14aと磁性素子14bは、断面コの字型のフレーム52の対向する内壁に配置される。計測抵抗22a、22bは、フレーム52内に配置されていてもよい。

【0072】
再度図10を参照して、磁性素子14aおよび磁性素子14bの素子端子143a、144aと143b、144bをそれぞれ計測端子23a、24aと23b、24bとして電圧が取り出される。それぞれの計測端子23a、24aと23b、24bの出力は、差動アンプ25a、25bで増幅され、後処理手段26a、26bによって、消費電力に比例した電圧になる。差動アンプ25a、25bと後処理手段26a、26bで、それぞれ検出手段27a、27bが形成される。

【0073】
検出手段27aと検出手段27bの出力は、加算手段28で加算される。加算手段28は受け抵抗R28a、R28bで検出手段27a、27bの出力を受け、アンプ28zで加算する。

【0074】
加算手段28の出力は、制御装置34に送られ、制御装置34に連結された表示手段35に表示させることもできる。表示手段35については特に制限されるものではなく、二次元画面を有するディスプレイ装置、単に数値を表す液晶やデジタルセグメント、チャート出力(プロッター)などが好適に利用できる。また表示内容も、所定時間内の消費電力や瞬時的な消費電力または所定時刻からの消費積算電力を表示させてもよい。これらの表示項目は、加算手段28の出力を受けた制御装置34による所定の演算で求められる。

【0075】
センサ部30aおよびセンサ部30bの磁性素子14aおよび磁性素子14bは、フレーム52の対向壁(図5参照)に固定される。磁性素子14a、14bには、互いが軸対称の位置関係となる仮想軸17が想定され、被計測回路90の電線93aの中心は、仮想軸17に重ねて配置される。さらに、センサ部30aおよびセンサ部30bは、電源91に負荷92と並列に接続される。

【0076】
したがって、電力計測装置1は、そのための接続端子12a、12bを有する。つまり、接続端子12a、12bは、センサ部30a、30bのそれぞれを電源91に負荷92と並列に接続するための端子である。なお、接続端子12a、12bは、取り外し可能な状態のものであってもよいし、はんだ等で溶着してもよい。

【0077】
以上のように電力計測装置1は、一対のセンサ部30a、30bの仮想軸17の位置に被計測回路90の電線93aを配置させようとするので(図5参照)、磁性素子14a、14bと、電線93aとの位置関係が多少ずれたとしても、電力計測結果に大きな誤差を生じることがない。

【0078】
図11には、磁性素子14a、14bの固定手段であるフレーム52(ホルダー51と言ってもよい。)の他の形態を示す。フレーム52は、少なくとも磁性素子14aが配置される側を蝶番構造で搖動可能に形成してもよい。このような構成を有することで、電線93aに対する磁性素子14a、14bの取付が容易になる。

【0079】
(実施の形態2)
図12に本実施の形態に係る電力計測装置2に用いるフレーム56の断面図を示す。電力計測装置2は、固定手段であるフレーム56が異なるだけで、その他は実施の形態1に係る電力計測装置1と同じである。したがって、全体構成の図示は省略する。本実施の形態に係る電力計測装置2のフレーム56は、被計測回路90の電線93aだけでなく、電線93bと磁性素子14aと14bの位置関係も固定する。図12では、電線93aは紙面裏側から紙面表側に向かって電流Iが流れ、電線93bは、紙面表側から紙面裏側に向かって電流Iが流れるとする。

【0080】
フレーム56は、断面コの字の対向する一方の壁が、そのまま延設され、電線93bを固定する平面部56fを形成する。なお、電線93bの位置を固定しやすくするための固定壁56wが設けられていてもよい。通常電源91から負荷92に延びる電線93a、93bは、一対のペアになっている場合が多い。このような場合、電力を計測するために用いる電線93aに取り付けた磁性素子14a、14bの近傍に他方の電線93bが配置される。電線93aに隣接配置された電線93bにも電流Iが流れているので、磁界Hinvが発生している。

【0081】
この磁界Hinvは磁性素子14aおよび磁性素子14bにも影響を及ぼす。しかし、磁性素子14aと14bは、薄膜状に形成されており、長手方向の磁化Mと長手方向に流れる電流Iとの角度によって磁気抵抗効果を発生する。そして、膜厚方向から印加される磁界に対しては、磁気抵抗効果の感度がきわめて低い。したがって、隣接配置される電線93bからの磁界Hinvが磁性素子14a、14bの膜厚方向から印加されるように、磁性素子14aおよび14bを配置することで、磁界Hinvの影響を小さくし電力計測の精度を高めることができる。

【0082】
フレーム56は、図12のように、電線93bを電線93aと平行に固定することができるので、電線93bが発生する磁界Hinvが磁性素子14aおよび磁性素子14bの膜厚方向に近い状態で印加されるように保証することができる。このため、電力計測に係る精度を高くすることができる。

【0083】
図13には、電線93bの発生する磁界Hinvが磁性素子14aおよび磁性素子14bに対して垂直に印加するような位置関係を固定できるフレーム57の断面を示す。フレーム56同様固定手段であるフレーム57は、断面V字形状の一対のフレーム片57a、57bと、それらを連結するバインド57m、57nによって形成されている。

【0084】
フレーム片57aとフレーム片57bは、断面V字の凸稜の部分をそれぞれ対向させ、バインド57mとバインド57nによって、凸稜から連続する傾斜面58a、58b同士を対向させるように固定される。この傾斜面58a、58b同士と、バインド57m、57nと凸稜の間に、電線93aと電線93bが保持される。

【0085】
磁性素子14aと磁性素子14bは、フレーム片57aおよび57bの対向する傾斜面の一方側に設けられる。この対向する傾斜面58a、58bは、電線93aおよび電線93bの中心から、他方の電線93aの表面に引いた接線59a、59bを含むように設けられている。このため、電線93bが発生する磁界Hinvは、必ず傾斜面58a、58bに対して垂直方向となる。したがって、磁性素子14aおよび14bが、隣接配置された電線93bが発生する磁界Hinvからの影響を受けることを抑制することができる。

【0086】
図14は、電線93aと電線93bの間隔Lを広げた場合のフレーム57の断面を示す。このように保持する電線93aと電線93bの間隔Lを広げると、フレーム片57aおよびフレーム片57bの凸稜の角度φは広がる。

【0087】
(実施の形態3)
実施の形態1で示した電力計測装置1(結線図は、図10)は、2つの磁性素子14a、14bを対向させ、被計測回路90の電線93aを挟持し、磁性素子14a、14bの電圧変化を加算することで、配置に起因する誤差を低減するものであった。このような考え方は、磁性素子14の数を増やすことで、より高い効果を上げることができる。

【0088】
図15には、磁性素子14を電線93aの周囲の3か所に配置した場合の磁性素子14と電線93aの位置関係の断面を示す。これはホルダー51が、三角形の内壁を有するフレームで形成されている場合に相当する。ホルダー51の長さは磁性素子14の長手方向の長さより長ければよい。内部にX軸およびY軸を想定し、1つの磁性素子14aをY軸上に配置するように見る。軸の原点が仮想軸17である。

【0089】
磁性素子14bおよび磁性素子14cは、Y軸からそれぞれ120°ずつ傾いた位置の、仮想軸17から距離rの円周上に配置される。なお、それぞれの磁性素子14は、半径rの円周に接する向きに調整される。これは仮想軸17に対向する向きに配置されるということである。

【0090】
電線93aは本来、仮想軸17の位置に配置されるのが望ましい。しかし、ホルダー51を電線93aに取り付ける際に、磁性素子14と電線93aとの間の位置関係には誤差が生じる。今、電線93aは、仮想軸17からΔrだけ離れた円周上にあるとする。そして、電線93aが仮想軸17にある時の加算手段28(図10参照)の出力を「真値」とよび、電線93aが半径Δr上にある時の加算手段28の出力を「誤差値」と呼ぶ。すると、半径Δr上の電線93aによる加算手段28の出力は、X軸からの角度ψに依存する。

【0091】
なお、それぞれの磁性素子14a、14b、14cは、3つあるセンサ部30a、30b、30cを代表するものとし、加算手段28は3つのセンサ部30a、30b、30cからの出力を加算するものとする。

【0092】
図16には、磁性素子14が1つの場合の時の加算手段28の出力と磁性素子14が3個の場合の時の加算手段28の出力の比較を示す。磁性素子14が3個ある時は加算手段28の出力を1/3し、規格化してある。縦軸は加算手段28の出力(規格化した値)、横軸は電線93aのX軸からの角度ψである。Δr/rが0.1の時、0.2の時、0.3の時の値を示した。

【0093】
Δr/rが大きくなるということは、フレーム10fの内部での電線93aが、仮想軸17から離れた位置で固定されたことを意味する。磁性素子14が3個の場合は、1個の場合より、はるかに出力変動が少ないのがわかる。

【0094】
図17には、磁性素子14が2つの時の場合の加算手段28の出力の変動程度を示す。磁性素子が2つというのは、実施の形態1で示したように、電線93aを挟持する場合である。

【0095】
図18は、磁性素子14が4つの場合の磁性素子14a、14b、14c、14dと電線93aの関係を示すホルダー51の断面図である。それぞれの磁性素子は、センサ部30a、30b、30c、30dの構成要素である。磁性素子14を4個配置する場合は、断面の内壁が正方形となるホルダー51を用いることになる。磁性素子14が3個の場合と同様に、X軸とY軸を内部空間に設定する。仮想軸17は幾何的に断面形状の中心である。それぞれの磁性素子14をX軸およびY軸上に配置する。4つの磁性素子14は、仮想軸17からは等距離(r)の位置に配置する。

【0096】
図19には、図18で示した磁性素子14が4つある場合の図16同様の出力結果を示す。磁性素子14が4つの時の加算手段28の出力は1/4することで規格化してある。図19より磁性素子が3つの時の加算手段28の出力よりさらに変動は少なくおさえられているのがわかる。

【0097】
図20には、横軸に電線93aと磁性素子14間の距離変動を表すΔr/rを取り、縦軸を最大誤差とした時の関係を示す。最大誤差とは「誤差値/真値」で表される値である。グラフ中の丸印は磁性素子14が1つの場合、四角は2つの場合、三角は3つの場合、逆三角形は4つの場合、菱形は5つの場合を示す。

【0098】
このグラフより、磁性素子14を3個以上用いれば、Δr/rが0.25の場合であっても、最大誤差を2%以下に抑制することができる。

【0099】
また、図21には、磁性素子数と最大誤差の関係を示す。なお、グラフ中の黒丸印はΔr/rが0.1の場合、黒四角は0.2の場合、黒三角は0.3の場合、白三角形は0.4の場合を示す。ここで、電力を最大誤差を5%以下で計測しようとすると、Δr/rを0.1以内に抑えれば、2個の磁性素子でも十分に計測できることがわかる。

【0100】
もちろん、磁性素子14の数(これはセンサ部30の数に相当する)を増やし、仮想軸17の周囲に軸対称となるように、かつ仮想軸17に対向するように固定するようなホルダー51(固定手段)を用い、仮想軸17に電線93aを重ねるように配置することで、計測する電力の最大誤差はより下げることができる。

【0101】
図22(a)には、磁性素子14同士の間に永久磁石を配置した場合のホルダー51の断面を示す。また図22(b)には、フェライト等の高透磁率材料を配置したホルダー51の断面を示す。どちらの配置も磁性素子14と同一円周内に配置された永久磁石若しくは高透磁率材料によって、外部からの磁界が磁性素子14を通過しにくくなる。なお、永久磁石とは所謂硬磁性体であり、図2のバイアス磁界Hbiasを発生できる程度の磁性体である。また、高透磁率材料とは、所謂軟磁性体であり、電源の周波数に対して透磁率が10以上の磁性体が好適に利用できる。

【0102】
このような構成にすると、隣接配置される電線93bからの磁界Hinvの影響を受けにくい。また、永久磁石を用いた場合は、磁性素子14に対するバイアス手段145としても利用できる。このようなホルダー51は内壁が正六角形の形状を有するフレームで構成されているものに相当する。

【0103】
(実施の形態4)
実施の形態1乃至3でセンサユニット10における磁性素子14の配置のバリエーションについて説明を行った。ここでセンサユニット10は複数のセンサ部30から構成されている。センサ部30には1つの磁性素子14と1つの計測抵抗22から構成されていた。しかし、センサ部30の感度を高めるたには、磁性素子14と計測抵抗22の構成を変更することで、センサ部30自体の感度を向上させることができる。本実施の形態では、センサ部30のバリエーションを示す。ここで示すセンサ部30のバリエーションはそのまま複数個用いて実施の形態1乃至3のセンサユニット10におけるセンサ部30として利用してよい。

【0104】
図23は、磁性素子140aおよび140bを直接に並べ、それぞれの素子の結合点を接地するセンタータップを設けた構成である。電線93aには磁性素子140a、140bを隣接配置させる。すなわち、実施の形態1乃至3における磁性素子14a、14bなどの代わりに、磁性素子140a、140bを直列接続したものを使用する。言い換えると1つのセンサ部30に磁性素子140a、140bを直列接続したものを用いる。

【0105】
この場合、計測端子23、24は磁性素子140aの素子端子1430aと、磁性素子140bの素子端子1440bである。センサ部30をこのような構成にすれば、差動アンプ25の出力には、磁性素子140a、140bの変化分だけが現れる。すなわち、電源が交流であっても、差動アンプ25の出力にローパスフィルタを入れる必要がない。

【0106】
また、磁性素子140a、140bにオフセットが生じても、素子間を接地してあるので、オフセットはキャンセルされる。

【0107】
図24は、磁性素子140aおよび140bのバイアス手段1450a、1450bを逆特性にして直列に接続する。計測抵抗220aおよび220bは、それぞれの磁性素子140a、140bに対して設けられる。差動アンプ25に対する計測端子23、24は、図23の場合同様磁性素子140aの素子端子1430aと、磁性素子140bの素子端子1440bである。

【0108】
また、センタータップを設ける。この結線は、計測抵抗220a、220bと磁性素子140a、140bでブリッジ回路を形成していることに他ならない。このような結線を行うと、磁性素子140aと140bのバイアス手段1450aおよび1450bが逆向きなので、差動アンプ25には磁性素子140が1つの場合と比較して2倍の出力を得ることができる。なお、他方の接続端子12bは、被計測回路90の電源も接地されるので接地点である。

【0109】
また、センタータップが設けられているので、電源が交流であっても素子電圧の変化分だけを出力することができる。すなわち、ローパスフィルタは不要である。また電源91が直流である場合は、オフセットをキャンセルすることができるという効果もある。

【0110】
図25は、計測抵抗220aと磁性素子140aに対応した疑似計測抵抗220zと疑似抵抗220yを用意し、これらの4つの素子でブリッジを形成する。ここで抵抗220zは計測抵抗220aと同じ値(R)とし、抵抗220yは磁性素子140aの抵抗(Rmr)と同じにしておく。このように回路を構成した場合、差動アンプ26の出力は、電源に交流が重畳されていても、負荷92での消費電力に相当する直流電圧を直接得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【0111】
本発明は、家庭電気製品分野、自動車分野、産業機器分野などの電力計測用の電力計測装置として広く利用することができる。
【符号の説明】
【0112】
1、2 電力計測装置
10 センサユニット
12a、12b 接続端子
14(14a、14b、14c、14d) 磁性素子
17 仮想軸
21 検出器電源
22(22a、22b) 計測抵抗
25(25a、25b) 差動アンプ
26(26a、26b) 後処理手段
27(27a、27b) 検出手段
28 加算手段
28z アンプ
30(30a、30b、30c、30d) センサ部
34 制御装置
35 表示手段
50 筐体
51 ホルダー
52 フレーム
53 ストッパ
56 フレーム
56f 平面部
56w 固定壁
57 フレーム
57a、57b フレーム片
57m、57n バインド
58a、58b (フレーム片の)傾斜面
59a、59b 接線
90 被計測回路
91 電源
92 負荷
93(93a、93b) 電線(電源ライン)
93c 導線
94 シールド
140a、140b 磁性素子
141 基板
142 磁性膜
143(143a、143b)、144(144a、144b) 素子端子
145(145a、145b) バイアス手段
148 導体
149 永久磁石
1430a、1430b、1440a、1440b 素子端子
1450a、1450b バイアス手段
EA 磁化容易軸
L 電線の間隔
M 磁化
H 外部磁界
Hbias バイアス磁界
Hinv 電線93bが発生する磁界
R28a、R28b 受け抵抗
φ 凸稜の角度
図面
【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【図22】
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【図23】
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【図24】
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【図25】
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