電流傳感器、傳感器元件以及控制裝置製造方法
2023-05-20 04:21:56
電流傳感器、傳感器元件以及控制裝置製造方法
【專利摘要】本發明的電流傳感器具有傳感器元件和檢測部。所述傳感器元件具有芯部件、勵磁線圈、以及檢測線圈,所述芯部件通過將磁性材料形成為環狀而構成,且具有如下特性:對應於因貫穿由該環狀所包圍的檢測領域的被檢測信號的影響而變化的外部磁場，磁導率μ以外部磁場0為頂點而減少,並且,將該磁導率μ的變化繪製在「由外部磁場-磁導率μ所規定的坐標系」上時的曲線的曲率根據外部磁場的絕對值而變大；所述傳感器元件構成為,在將包含基波分量的勵磁信號施加於所述勵磁線圈的狀態下,如果流動有所述被檢測信號,則從所述檢測線圈輸出將與該時間點處的所述芯部件的磁導率μ相對應的高次諧波分量重疊於所述基波分量的信號。所述檢測部具有分量提取部、電平確定部、以及信息輸出部。
【專利說明】電流傳感器、傳感器元件以及控制裝置
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本國際申請要求2012年3月12日在日本專利局提交的日本發明專利申請第2012-054623號的優先權，以及2013年3月11日在日本專利局提交的日本發明專利申請第2013-048214號的優先權，所述日本發明專利申請的全部內容通過引用而併入本文。
【技術領域】
[0003]本發明涉及一種檢測流動於被檢測電線中的電流的電流傳感器。
【背景技術】
[0004]以往，在於環狀芯部件上卷繞有勵磁線圈以及檢測線圈的電流傳感器中，由於在施加有勵磁信號的檢測線圈側所檢測到的信號電平會因貫穿芯部件環狀區域的被檢測電流的信號電平而變化，所以通常基於該變化來確定(檢測)被檢測電流(參照專利文獻I)。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開平第10-010161號
【發明內容】
[0008]發明要解決的問題
[0009]但是，上述構成的電流傳感器構成如下:被檢測電流會使芯部件飽和至飽和磁化密度Bs附近，由此使得由勵磁信號產生的正弦波形的磁通B畸變，從而將與該變化相對應的信號電平作為被檢測電流的信號電平而確定。因此，上述構成的電流傳感器只能檢測與飽和磁化密度Bs附近對應的窄的電流範圍。
[0010]此外，為了使被檢測電流的信號電平提高至能使芯部件飽和的程度，需要在芯部件上卷繞大量可流動被檢測信號的電線，因此，作為電流傳感器容易變得複雜以及大型化，從而其用途也將會被限定。
[0011]在本申請的發明中，期望提供一種能夠檢測比以往更寬的電流範圍的電流傳感器。
_2] 解決問題的技術方案
[0013]本發明的第I方面為一種包含傳感器元件和檢測部的電流傳感器，所述傳感器元件具有芯部件、勵磁線圈、以及檢測線圈，所述芯部件通過將磁性材料形成為環狀而構成，且具有如下特性:對應於因貫穿由該環狀所包圍的檢測領域的被檢測信號的影響而變化的外部磁場，磁導率μ以外部磁場O為頂點而減少，並且，將該磁導率μ的變化繪製在「由外部磁場-磁導率μ所規定的坐標系」上時的曲線的曲率根據外部磁場的絕對值而變大；所述勵磁線圈卷繞在所述芯部件上，並對該芯部件進行勵磁；所述檢測線圈卷繞在所述芯部件上，並用於檢測所述被檢測信號，所述傳感器元件構成為，在將包含基波分量的勵磁信號施加於所述勵磁線圈的狀態下，如果流動有所述被檢測信號，則從所述檢測線圈輸出將與該時間點處的所述芯部件的磁導率μ相對應的高次諧波分量重疊於所述基波分量的信號。
[0014]並且，所述檢測部具有分量提取部、電平確定部、以及信息輸出部，所述分量提取部從所述檢測線圈的輸出信號提取該輸出信號所包含的信號分量之中的、重疊於所述基波分量的高次諧波分量；所述電平確定部基於使可能包含在輸出信號中的所述高次諧波分量與產生該高次諧波分量時的所述被檢測信號的信號電平相對應的對應關係，將與所述分量提取部所提取的高次諧波分量對應的信號電平確定為該時間點處的所述被檢測信號的信號電平；所述信息輸出部向外部輸出表不由所述電平確定部確定的信號電平的信息。
[0015]根據該方面的電流傳感器，顯示出如下特性:在芯部件重疊地產生與被檢測信號的信號電平相對應的磁通，但根據芯部件自身的特性，磁導率以外部磁場H = O為頂點而減少，並且，該外部磁場H和磁導率μ所規定的μ-H曲線的曲率根據外部磁場H的絕對值的大小而變大。
[0016]在該特性中，當觀察將磁場H設置為X軸，將作為磁化強度M的微分值的磁導率μ設置為y軸的y-H坐標時，相對於在二次曲線上的任意位置上沿著X軸振幅發生變化的勵磁信號，將與二次曲線的「彎曲程度」相對應的高次諧波分量重疊在沿著y軸振幅發生變化的來自檢測線圈的輸出信號上，但是，因為勵磁信號的振幅中心位於二次曲線上，所以在從磁場H = O附近到與飽和磁化對應的磁場Hs附近的廣範圍上，與磁場H相對應的特有的高次諧波分量將重疊於輸出信號。
[0017]即，在上述構成中，不僅在與飽和磁化對應的磁場Hs附近的極窄的範圍上，在從磁場H = O附近直至磁場Hs附近的廣範圍上都能夠確定(檢測)被檢測信號的信號電平。
[0018]此外，在該構成中，由於能夠檢測從與磁場H = O附近對應的小的電流值直至與磁場Hs對應的大的電流值，因此沒有必要為了提高被檢測電流的信號電平而在芯部件上大量地卷繞電線，其結果為，作為電流傳感器能夠實現簡單化和小型化，因此其用途也較廣。
[0019]此外，並不特別限定在上述方面中用於從檢測信號中提取高次諧波分量的具體的構成，例如，可以考慮下面所示的第2至第4方面的構成。
[0020]在第2方面中的所述傳感器元件中，所述芯部件由第1、第2芯部件構成，所述第1、第2芯部件分別沿著貫穿所述檢測區域的方向配置，兩個所述勵磁線圈分別卷繞在所述第1、第2芯部件上且串聯連接，兩個所述勵磁線圈的卷繞匝數以及位置關係被規定為使得流動於一方中的信號與流動於另一方中的信號具有反相位和相同的信號電平，兩個所述檢測線圈分別卷繞在所述第1、第2芯部件上且串聯連接，兩個所述檢測線圈的卷繞匝數以及位置關係被規定為使得流動於一方中的信號與流動於另一方中的信號具有同相位和相同的信號電平。並且，在所述檢測部中，所述分量提取部將來自串聯連接的所述檢測線圈的輸出信號自身作為所述高次諧波分量而提取。
[0021]在該方面中，勵磁線圈分別以反相位串聯連接，檢測線圈分別以同相位串聯連接，因此由勵磁信號所產生的磁通中的規則地增減的基波分量(正弦波等的交流信號分量；以下相同)被抵消，另一方面，以畸變的形式不規則地增減的高次諧波分量被強調並被輸出。
[0022]由此，將來自串聯連接的一組檢測線圈的輸出信號自身作為高次諧波分量而提取，從而能夠基於高次諧波分量確定被檢測信號的信號電平。
[0023]此外，在第3方面中的所述傳感器元件中，所述芯部件由第1、第2芯部件構成，所述第1、第2芯部件分別沿著貫穿所述檢測區域的方向配置，兩個所述勵磁線圈分別卷繞在所述第1、第2芯部件上且串聯連接，兩個所述勵磁線圈的卷繞匝數以及位置關係被規定為使得流動於一方中的信號與流動於另一方中的信號具有反相位和相同的信號電平，所述檢測線圈為通過一併卷繞在所述第1、第2芯部件上而形成的一個線圈。並且，在所述檢測部中，所述分量提取部將來自所述檢測線圈的輸出信號自身作為所述高次諧波分量而提取。
[0024]在該方面中，勵磁線圈分別以反相位串聯連接，檢測線圈將包含第1、第2芯部件的芯作為一個芯部件，一併卷繞在第1、第2芯部件上，因此，在由勵磁信號產生的磁通中規則地增減的基波分量被抵消，另一方面，以畸變的形式不規則地增減的高次諧波分量被強調且被輸出。
[0025]由此，將來自串聯連接的一組檢測線圈的輸出信號自身作為高次諧波分量而提取，從而能夠基於高次諧波分量確定被檢測信號的信號電平。
[0026]並且，在第4方面中的所述傳感器元件中，還具有位移生成部，所述位移生成部基於所述檢測線圈的輸出信號生成通過將該輸出信號的相位錯開1/2周期而形成的位移信號，在所述檢測部中，所述分量提取部將通過重疊來自所述檢測線圈的輸出信號和由所述位移生成部生成的位移信號而形成的信號作為所述高次諧波分量而提取。
[0027]在該方面中，通過使得輸出信號自身與將輸出信號的相位錯開1/2周期的位移信號相抵消，而從輸出信號的信號分量中將規則地增減的基波分量除去，另一方面，提取強調了以畸變的形式不規則地增減的高次諧波分量的信號。
[0028]由此，提取強調了高次諧波分量的信號，從而能夠基於高次諧波分量確定被檢測信號的信號電平。
[0029]此外，在上述第2?第4方面中，高次諧波分量被強調並被輸出，由此，要基於該被強調的高次諧波分量預先準備高次諧波分量與被檢測信號的信號電平的對應關係。
[0030]但是，在上述各方面中，芯部件的磁導率μ不僅會因為外部磁場的影響而變動，有時還會因為溫度環境的影響而變動。因此，在抑制伴隨著這樣的磁導率的變動的高次諧波分量的非意志性的變動，從而提高作為本構成的電流傳感器的精度的意義上，期望不易受到溫度環境的影響。
[0031]如果鑑於例如溫度環境的影響起因於磁導率μ，則要考慮不受該磁導率μ的影響，作為為實現該目的的具體的構成，例如，可以考慮如下所示的第5方面。
[0032]第5方面中的所述傳感器元件中還具有抵消線圈，所述抵消線圈卷繞在所述芯部件上，並可被施加抵消信號，所述抵消信號用於抵消因所述被檢測信號的影響而產生的外部磁場的變化，所述傳感器元件構成為，在施加於所述抵消線圈的抵消信號的影響下外部磁場發生變化，從而使重疊於來自所述檢測線圈的輸出信號的高次諧波分量發生變化。
[0033]並且，所述檢測部還具有抵消控制部，所述抵消控制部控制對所述抵消線圈的抵消信號的施加，所述抵消控制部對所述抵消信號的信號電平進行反饋控制以使得所述分量提取部所提取的高次諧波分量變小，在由所述抵消控制部所進行的反饋控制開始之後，當所述分量提取部所提取的高次諧波分量小於規定的閾值時，所述電平確定部基於使根據所述抵消信號的信號電平被抵消的所述高次諧波分量與該高次諧波分量產生時的所述被檢測信號的信號電平相對應的對應關係，對於成為所述高次諧波分量變為小於閾值的契機的抵消信號的信號電平，將與該抵消信號的信號電平對應的信號電平確定為該時間點處的所述被檢測信號的信號電平。
[0034]在該方面中，通過抵消信號的反饋控制來抵消由被檢測信號所引起的外部磁場的變化，基於將外部磁場的變化抵消的抵消信號的信號分量來確定被檢測信號的信號電平。
[0035]抵消信號從卷繞在與檢測線圈共通卷繞的芯部件上的抵消線圈被輸出，受到與來自檢測線圈的輸出信號相同的外部磁場以及溫度環境的影響。因此，通過使抵消信號的信號電平變化來抵消由被檢測信號所引起的外部磁場的變化是指，與被檢測信號的信號電平對應的信號電平通過抵消信號再現，且是指該抵消信號的信號電平為與被檢測信號的信號電平對應的信號電平。
[0036]由此，通過用抵消信號來抵消由被檢測信號所引起的外部磁場的變化，可將抵消外部磁場變化的抵消信號的信號電平作為排除磁導率μ以及溫度環境的影響的且與被檢測信號對應的信號分量進行處理。
[0037]由此，通過由抵消信號的反饋控制來抵消由被檢測信號所引起的外部磁場的變化，能夠基於將外部磁場的變化抵消的抵消信號的信號分量來確定被檢測信號的信號電平。
[0038]此外，在該第5方面中，在如上述方面所示的芯部件包含分別沿著貫穿所述檢測區域的方向配置的第1、第2芯部件的情況下，可以如下面的第6?9方面所示將抵消線圈卷繞在芯部件上。
[0039]在第6方面中的所述傳感器元件中，兩個所述勵磁線圈分別卷繞在所述第1、第2芯部件上且串聯連接，兩個所述勵磁線圈的卷繞匝數以及位置關係被規定為使得流動於一方中的信號與流動於另一方中的信號具有反相位和相同的信號電平，兩個所述檢測線圈分別卷繞在所述第1、第2芯部件上且串聯連接，兩個所述檢測線圈的卷繞匝數以及位置關係被規定為使得流動於一方中的信號與流動於另一方中的信號具有同相位和相同的信號電平。
[0040]一方面，在所述檢測部中，所述分量提取部將來自串聯連接的所述檢測線圈的輸出信號自身作為所述高次諧波分量而提取，而且，在所述傳感器元件中，兩個所述抵消線圈分別卷繞在所述第1、第2芯部件上且串聯連接，兩個所述抵消線圈的卷繞匝數以及位置關係被規定為使得流動於一方中的信號與流動於另一方中的信號具有同相位和相同的信號電平。
[0041]此外，在第7方面中的所述傳感器元件中，兩個所述勵磁線圈分別卷繞在所述第1、第2芯部件上且串聯連接，兩個所述勵磁線圈的卷繞匝數以及位置關係被規定為使得流動於一方中的信號與流動於另一方中的信號具有反相位和相同的信號電平，兩個所述檢測線圈分別卷繞在所述第1、第2芯部件上且串聯連接，兩個所述檢測線圈的卷繞匝數以及位置關係被規定為使得流動於一方中的信號與流動於另一方中的信號具有同相位和相同的信號電平，並且，在所述檢測部中，所述分量提取部將來自串聯連接的所述檢測線圈的輸出信號自身作為所述高次諧波分量而提取。而且，在所述傳感器元件中，所述抵消線圈為通過一併卷繞在所述第1、第2芯部件上而形成的一個線圈。
[0042]此外，在第8方面中的所述傳感器元件中，兩個所述勵磁線圈分別卷繞在所述第1、第2芯部件上且串聯連接，兩個所述勵磁線圈的卷繞匝數以及位置關係被規定為使得流動於一方中的信號與流動於另一方中的信號具有反相位和相同的信號電平，所述檢測線圈為通過一併卷繞在所述第1、第2芯部件上而形成的一個線圈。而且，在所述檢測部中，所述分量提取部將來自串聯連接的所述檢測線圈的輸出信號自身作為所述高次諧波分量而提取。而且，在所述傳感器元件中，兩個所述抵消線圈分別卷繞在所述第1、第2芯部件上且串聯連接，兩個所述抵消線圈的卷繞匝數以及位置關係被規定為使得流動於一方中的信號與流動於另一方中的信號具有同相位和相同的信號電平。
[0043]並且，在第9方面中的所述傳感器元件中，兩個所述勵磁線圈分別卷繞在所述第
1、第2芯部件上且串聯連接，兩個所述勵磁線圈的卷繞匝數以及位置關係被規定為使得流動於一方中的信號與流動於另一方中的信號具有反相位和相同的信號電平，所述檢測線圈為通過一併卷繞在所述第1、第2芯部件上而形成的一個線圈。並且，在所述檢測部中，所述分量提取部將來自串聯連接的所述檢測線圈的輸出信號自身作為所述高次諧波分量而提取。而且，在所述傳感器元件中，所述抵消線圈為通過一併卷繞在所述第1、第2芯部件上而形成的一個線圈。
[0044]在這些方面中，能夠通過分別施加於第1、第2芯部件中的抵消信號使外部磁場發生變化。
[0045]此外，為了解決上述課題，第10方面的傳感器元件具有芯部件、勵磁線圈、以及檢測線圈，所述芯部件通過將磁性材料形成為環狀而構成，且具有如下特性:對應於因貫穿由該環狀所包圍的檢測領域的被檢測信號的影響而變化的外部磁場，磁導率μ以外部磁場O為頂點而減少，並且，將該磁導率μ的變化繪製在「由外部磁場-磁導率μ所規定的坐標系」上時的曲線的曲率根據外部磁場的絕對值而變大；所述勵磁線圈卷繞在所述芯部件上，並對該芯部件進行勵磁；所述檢測線圈卷繞在所述芯部件上，並用於檢測所述被檢測信號，所述傳感器元件構成為，在將包含基波分量的勵磁信號施加於所述勵磁線圈的狀態下，如果流動有所述被檢測信號，則從所述檢測線圈輸出將與該時間點處的所述芯部件的磁導率μ相對應的高次諧波分量重疊於所述基波分量的信號。
[0046]該傳感器兀件能夠構成上述任一方面的電流傳感器的一部分。
[0047]在該方面中的所述傳感器元件中，可以採用第11方面(權利要求11)的技術方案:具有抵消線圈，所述抵消線圈卷繞在所述芯部件上，並可被施加抵消信號，所述抵消信號用於抵消因所述被檢測信號的影響而產生的外部磁場的變化，所述傳感器元件構成為，在施加於所述抵消線圈的抵消信號的影響下外部磁場發生變化，從而使重疊於來自所述檢測線圈的輸出信號的高次諧波分量發生變化。
[0048]此外，為了解決上述課題，第12方面的控制裝置為可與上述第I?第9的任一構成的傳感器元件相連接的控制裝置，所述控制裝置具有分量提取部、電平確定部、以及信息輸出部，所述分量提取部從所述檢測線圈的輸出信號提取該輸出信號所包含的信號分量之中的、重疊於所述基波分量的高次諧波分量；所述電平確定部基於使可能包含在輸出信號中的所述高次諧波分量與產生該高次諧波分量時的所述被檢測信號的信號電平相對應的對應關係，將與所述分量提取部所提取的高次諧波分量對應的信號電平確定為該時間點處的所述被檢測信號的信號電平；所述信息輸出部向外部輸出表不由所述電平確定部確定的信號電平的信息。
[0049]該傳感器元件能夠構成上述第I?第9的任一方面的電流傳感器的一部分。
[0050]該方面之中，所述傳感器元件具有抵消線圈，所述抵消線圈卷繞在所述芯部件上，並可被施加抵消信號，所述抵消信號用於抵消因所述被檢測信號的影響而產生的外部磁場的變化，在所述傳感器元件為下述構成時，即當在施加於所述抵消線圈的抵消信號的影響下外部磁場發生變化，從而使重疊於來自所述檢測線圈的輸出信號的高次諧波分量發生變化時，也可以為如下所示的第13方面的構成。
[0051]在第13方面中，所述控制裝置具有抵消控制部，所述抵消控制部控制對所述抵消線圈的抵消信號的施加，所述抵消控制部對所述抵消信號的信號電平進行反饋控制以使得所述分量提取部所提取的高次諧波分量變小，在由所述抵消控制部所進行的反饋控制開始之後，當所述分量提取部所提取的高次諧波分量小於規定的閾值時，所述電平確定部基於使根據所述抵消信號的信號電平被抵消的所述高次諧波分量與該高次諧波分量產生時的所述被檢測信號的信號電平相對應的對應關係，對於成為所述高次諧波分量變為小於閾值的契機的抵消信號的信號電平，將與該抵消信號的信號電平對應的信號電平確定為該時間點處的所述被檢測信號的信號電平。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0052]圖1是示出第I實施方式的電流傳感器的整體構成的框圖。
[0053]圖2A是示出芯部件所具有的特性的曲線圖(由相對於外部磁場H的磁化強度M的變化所規定的M-H曲線)。圖2B是示出芯部件所具有的特性的曲線圖(由相對於外部磁場H的磁化強度M的變化所規定的M-H曲線；圖2A中的低磁場區域的放大圖)。圖2C是示出芯部件所具有的特性的曲線圖(由外部磁場H和磁導率μ所規定的μ-H曲線)。圖2D是示出芯部件所具有的特性的曲線圖(由外部磁場H和磁導率μ所規定的μ-H曲線；圖2C中的低磁場區域的放大圖)。
[0054]圖3是示出第2實施方式的電流傳感器的整體構成的框圖。
[0055]圖4是示出其他的實施方式的傳感器元件的斜視圖。
[0056]圖5是示出第3實施方式的電流傳感器的整體構成的框圖。
[0057]圖6是示出第3實施方式的構成的處理的流程圖。
[0058]圖7是示出第4實施方式的電流傳感器的整體構成的框圖。
[0059]圖8Α、圖8Β、以及圖8C是示出其他的實施方式的傳感器元件的斜視圖。
[0060]附圖標記的說明
[0061]I…電流傳感器；2…傳感器兀件；3…檢測部；21…芯部件；23…勵磁線圈；25...檢測線圈；31…分量提取部；33...電平確定部；35…信息輸出部；37…信號源；39…位移生成部；51...抵消線圈；60...抵消控制部；61...比較器；63…積分器；65...電平運算器；67…電平控制電路；100...被檢測電線。
【具體實施方式】
[0062]以下參照附圖對本發明的實施方式進行說明。
[0063](I)第I實施方式
[0064]如圖1所示，本實施方式的電流傳感器I具有傳感器元件2和檢測部3。
[0065]首先，傳感器元件2具有通過將磁性材料形成為環狀而構成的芯部件21、卷繞在芯部件21上且對芯部件21進行勵磁的勵磁線圈23、以及卷繞在芯部件21上且用於檢測被檢測信號的檢測線圈25。
[0066]其中的芯部件21由具有下述特性的部件形成:當使被檢測電線100貫穿由環狀所包圍的檢測區域，並使被檢測信號導通於被檢測電線100中時，對應於因該被檢測信號的影響而變化的外部磁場，磁導率μ以外部磁場ο為頂點而減少。此外，如下述式I所示，磁導率μ為基於由相對於外部磁場H的磁化強度M的變化所規定的M-H曲線(參照圖2Α、圖2Β)的斜率(即，磁化強度M對磁場H的微分值)而表現的值。
[0067][式I]
【權利要求】
1.一種電流傳感器，其包含傳感器元件和檢測部，其特徵在於， 所述傳感器元件具有芯部件、勵磁線圈、以及檢測線圈， 所述芯部件通過將磁性材料形成為環狀而構成，且具有如下特性:對應於因貫穿由該環狀所包圍的檢測領域的被檢測信號的影響而變化的外部磁場，磁導率μ以外部磁場O為頂點而減少，並且，將該磁導率μ的變化繪製在「由外部磁場-磁導率μ所規定的坐標系」上時的曲線的曲率根據外部磁場的絕對值而變大； 所述勵磁線圈卷繞在所述芯部件上，並對該芯部件進行勵磁； 所述檢測線圈卷繞在所述芯部件上，並用於檢測所述被檢測信號， 所述傳感器元件構成為，在將包含基波分量的勵磁信號施加於所述勵磁線圈的狀態下，如果流動有所述被檢測信號，則從所述檢測線圈輸出將與該時間點處的所述芯部件的磁導率μ相對應的高次諧波分量重疊於所述基波分量的信號， 所述檢測部具有分量提取部、電平確定部、以及信息輸出部， 所述分量提取部從所述檢測線圈的輸出信號提取該輸出信號所包含的信號分量之中的、重疊於所述基波分量的高次諧波分量； 所述電平確定部基於使可能包含在所述輸出信號中的高次諧波分量與產生該高次諧波分量時的所述被檢測信號的信號電平相對應的對應關係，將與所述分量提取部所提取的高次諧波分量對應的信號電平確定為該時間點處的所述被檢測信號的信號電平； 所述信息輸出部向外部輸出表不由所述電平確定部確定的信號電平的信息。
2.根據權利要求1所述的電流傳感器，其特徵在於， 在所述傳感器元件中還具有抵消線圈， 所述抵消線圈卷繞在所述芯部件上，並可被施加抵消信號，所述抵消信號用於抵消因所述被檢測信號的影響而產生的外部磁場的變化， 所述傳感器元件構成為，在施加於所述抵消線圈的抵消信號的影響下外部磁場發生變化，從而使重疊於來自所述檢測線圈的輸出信號的高次諧波分量發生變化， 所述檢測部還具有抵消控制部， 所述抵消控制部控制對所述抵消線圈的抵消信號的施加， 所述抵消控制部對所述抵消信號的信號電平進行反饋控制以使得所述分量提取部所提取的高次諧波分量變小， 在由所述抵消控制部所進行的反饋控制開始之後，當所述分量提取部所提取的高次諧波分量變為小於規定的閾值時，所述電平確定部基於使根據所述抵消信號的信號電平被抵消的所述高次諧波分量與該高次諧波分量產生時的所述被檢測信號的信號電平相對應的對應關係，對於成為所述高次諧波分量變為小於閾值的契機的抵消信號的信號電平，將與該抵消信號的信號電平對應的信號電平確定為該時間點處的所述被檢測信號的信號電平。
3.根據權利要求2所述的電流傳感器，其特徵在於， 在所述傳感器元件中， 所述芯部件由第1、第2芯部件構成，所述第1、第2芯部件分別沿著貫穿所述檢測區域的方向配置， 兩個所述勵磁線圈分別卷繞在所述第1、第2芯部件上且串聯連接，兩個所述勵磁線圈的卷繞匝數以及位置關係被規定為使得流動於一方中的信號與流動於另一方中的信號具有反相位和相同的信號電平， 兩個所述檢測線圈分別卷繞在所述第1、第2芯部件上且串聯連接，兩個所述檢測線圈的卷繞匝數以及位置關係被規定為使得流動於一方中的信號與流動於另一方中的信號具有同相位和相同的信號電平， 在所述檢測部中， 所述分量提取部將來自串聯連接的所述檢測線圈的輸出信號自身作為所述高次諧波分量而提取， 而且，在所述傳感器元件中， 兩個所述抵消線圈分別卷繞在所述第1、第2芯部件上且串聯連接，兩個所述抵消線圈的卷繞匝數以及位置關係被規定為使得流動於一方中的信號與流動於另一方中的信號具有同相位和相同的信號電平。
4.根據權利要求2所述的電流傳感器，其特徵在於， 在所述傳感器元件中， 所述芯部件由第1、第2芯部件構成，所述第1、第2芯部件分別沿著貫穿所述檢測區域的方向配置， 兩個所述勵磁線圈分別卷繞在所述第1、第2芯部件上且串聯連接，兩個所述勵磁線圈的卷繞匝數以及位置關係被規定為使得流動於一方中的信號與流動於另一方中的信號具有反相位和相同的信號電平， 兩個所述檢測線圈分別卷繞在所述第1、第2芯部件上且串聯連接，兩個所述檢測線圈的卷繞匝數以及位置關係被規定為使得流動於一方中的信號與流動於另一方中的信號具有同相位和相同的信號電平， 在所述檢測部中， 所述分量提取部將來自串聯連接的所述檢測線圈的輸出信號自身作為所述高次諧波分量而提取， 而且，在所述傳感器元件中， 所述抵消線圈為通過一併卷繞在所述第1、第2芯部件上而形成的一個線圈。
5.根據權利要求2所述的電流傳感器，其特徵在於， 在所述傳感器元件中， 所述芯部件由第1、第2芯部件構成，所述第1、第2芯部件分別沿著貫穿所述檢測區域的方向配置， 兩個所述勵磁線圈分別卷繞在所述第1、第2芯部件上且串聯連接，兩個所述勵磁線圈的卷繞匝數以及位置關係被規定為使得流動於一方中的信號與流動於另一方中的信號具有反相位和相同的信號電平， 所述檢測線圈為通過一併卷繞在所述第1、第2芯部件上而形成的一個線圈， 在所述檢測部中， 所述分量提取部將來自串聯連接的所述檢測線圈的輸出信號自身作為所述高次諧波分量而提取， 而且，在所述傳感器元件中， 兩個所述抵消線圈分別卷繞在所述第1、第2芯部件上且串聯連接，兩個所述抵消線圈的卷繞匝數以及位置關係被規定為使得流動於一方中的信號與流動於另一方中的信號具有同相位和相同的信號電平。
6.根據權利要求2所述的電流傳感器，其特徵在於， 在所述傳感器元件中， 所述芯部件由第1、第2芯部件構成，所述第1、第2芯部件分別沿著貫穿所述檢測區域的方向配置， 兩個所述勵磁線圈分別卷繞在所述第1、第2芯部件上且串聯連接，兩個所述勵磁線圈的卷繞匝數以及位置關係被規定為使得流動於一方中的信號與流動於另一方中的信號具有反相位和相同的信號電平， 所述檢測線圈為通過一併卷繞在所述第1、第2芯部件上而形成的一個線圈， 在所述檢測部中， 所述分量提取部將來自串聯連接的所述檢測線圈的輸出信號自身作為所述高次諧波分量而提取， 而且，在所述傳感器元件中， 所述抵消線圈為通過一併卷繞在所述第1、第2芯部件上而形成的一個線圈。
7.根據權利要求1所述的電流傳感器，其特徵在於， 在所述傳感器元件中， 所述芯部件由第1、第2芯部件構成，所述第1、第2芯部件分別沿著貫穿所述檢測區域的方向配置， 兩個所述勵磁線圈分別卷繞在所述第1、第2芯部件上且串聯連接，兩個所述勵磁線圈的卷繞匝數以及位置關係被規定為使得流動於一方中的信號與流動於另一方中的信號具有反相位和相同的信號電平， 兩個所述檢測線圈分別卷繞在所述第1、第2芯部件上且串聯連接，兩個所述檢測線圈的卷繞匝數以及位置關係被規定為使得流動於一方中的信號與流動於另一方中的信號具有同相位和相同的信號電平， 在所述檢測部中， 所述分量提取部將來自串聯連接的所述檢測線圈的輸出信號自身作為所述高次諧波分量而提取。
8.根據權利要求1所述的電流傳感器，其特徵在於， 在所述傳感器元件中， 所述芯部件由第1、第2芯部件構成，所述第1、第2芯部件分別沿著貫穿所述檢測區域的方向配置， 兩個所述勵磁線圈分別卷繞在所述第1、第2芯部件上且串聯連接，兩個所述勵磁線圈的卷繞匝數以及位置關係被規定為使得流動於一方中的信號與流動於另一方中的信號具有反相位和相同的信號電平， 所述檢測線圈為通過一併卷繞在所述第1、第2芯部件上而形成的一個線圈， 在所述檢測部中， 所述分量提取部將來自所述檢測線圈的輸出信號自身作為所述高次諧波分量而提取。
9.根據權利要求1或2所述的電流傳感器，其特徵在於， 在所述傳感器元件中， 還具有位移生成部，所述位移生成部基於所述檢測線圈的輸出信號生成通過將該輸出信號的相位錯開1/2周期而形成的位移信號， 在所述檢測部中， 所述分量提取部將通過重疊來自所述檢測線圈的輸出信號和由所述位移生成部生成的位移信號而形成的信號作為所述高次諧波分量而提取。
10.一種傳感器元件，其特徵在於， 具有芯部件、勵磁線圈、以及檢測線圈， 所述芯部件通過將磁性材料形成為環狀而構成，且具有如下特性:對應於因貫穿由該環狀所包圍的檢測領域的被檢測信號的影響而變化的外部磁場，磁導率μ以外部磁場O為頂點而減少，並且，將該磁導率μ的變化繪製在「由外部磁場-磁導率μ所規定的坐標系」上時的曲線的曲率根據外部磁場的絕對值而變大； 所述勵磁線圈卷繞在所述芯部件上，並對該芯部件進行勵磁； 所述檢測線圈卷繞在所述芯部件上，並用於檢測所述被檢測信號， 所述傳感器元件構成為，在將包含基波分量的勵磁信號施加於所述勵磁線圈的狀態下，如果流動有所述被檢測信號，則從所述檢測線圈輸出將與該時間點處的所述芯部件的磁導率μ相對應的高次諧波分量重疊於所述基波分量的信號。
11.根據權利要求10所述的傳感器元件，其特徵在於， 在所述傳感器元件中， 還具有抵消線圈，所述抵消線圈卷繞在所述芯部件上，並可被施加抵消信號，所述抵消信號用於抵消因所述被檢測信號的影響而產生的外部磁場的變化， 所述傳感器元件構成為，在施加於所述抵消線圈的抵消信號的影響下外部磁場發生變化，從而使重疊於來自所述檢測線圈的輸出信號的高次諧波分量發生變化。
12.—種控制裝置，所述控制裝置與權利要求1至9中任一項所述的電流傳感器相連接，其特徵在於， 所述控制裝置具有分量提取部、電平確定部、以及信息輸出部， 所述分量提取部從所述檢測線圈的輸出信號提取該輸出信號所包含的信號分量之中的、重疊於所述基波分量的高次諧波分量； 所述電平確定部基於使可能包含在所述輸出信號中的高次諧波分量與產生該高次諧波分量時的所述被檢測信號的信號電平相對應的對應關係，將與所述分量提取部所提取的高次諧波分量對應的信號電平確定為該時間點處的所述被檢測信號的信號電平； 所述信息輸出部向外部輸出表不由所述電平確定部確定的信號電平的信息。
13.根據權利要求12所述的控制裝置，其特徵在於， 所述傳感器元件具有抵消線圈，所述抵消線圈卷繞在所述芯部件上，並可被施加抵消信號，所述抵消信號用於抵消因所述被檢測信號的影響而產生的外部磁場的變化，在所述傳感器元件構成為在施加於所述抵消線圈的抵消信號的影響下外部磁場發生變化，從而使重疊於來自所述檢測線圈的輸出信號的高次諧波分量發生變化時， 所述控制裝置具有抵消控制部，所述抵消控制部控制對所述抵消線圈的抵消信號的施加， 所述抵消控制部對所述抵消信號的信號電平進行反饋控制以使得所述分量提取部所提取的高次諧波分量變小， 在由所述抵消控制部所進行的反饋控制開始之後，當所述分量提取部所提取的高次諧波分量變為小於規定的閾值時，所述電平確定部基於使根據所述抵消信號的信號電平被抵消的所述高次諧波分量與該高次諧波分量產生時的所述被檢測信號的信號電平相對應的對應關係，對於成為所述高次諧波分量變為小於閾值的契機的抵消信號的信號電平，將與該抵消信號的信號電平對應的信號電平確定為該時間點處的所述被檢測信號的信號電平。
【文檔編號】G01R15/18GK104169727SQ201380014063
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年3月12日 優先權日:2012年3月12日
【發明者】八田貴幸, 廣田泰丈 申請人:磁性流體技術株式會社