漏電檢測裝置制造方法
【專利摘要】使用環狀磁性體的漏電檢測裝置在小型化方面具有界限、另外在電線變粗的情況下，需要使環狀的磁性體自身變大。而且，難以相對于已經配置的電線來配置環狀的磁性體。本發明提供一種漏電檢測裝置，其設置在將電源與負載連接的一對電源線上，其特征在于，具有：分別保持一對上述電源線的一對保持機構；將一對上述保持機構彼此以規定間隔固定的固定機構；與上述電源線平行地分別配置在上述保持機構上的一對磁性元件；檢測一對上述磁性元件彼此的磁阻效應之差的檢測機構；和使驅動電流流向上述磁性元件的驅動機構。
【專利說明】漏電檢測裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及檢測漏電的漏電檢測裝置。
【背景技術】
[0002] 漏電是指電流流至除從電源向負載連結的電線之外的部分的情況。在實際中，根 據從電源流向負載的電流與從負載流回電源的電流產生不同的情況來檢測漏電。在以往的 漏電檢測裝置中提出了一種裝置，其使從電源與負載連通的2根電線從環狀的磁性體的孔 穿過，并檢測磁性體的阻抗（impedance)的變化（專利文獻1)。
[0003] 在圖24中說明該漏電檢測裝置100的概要。漏電檢測裝置100由環狀的磁性體 101、粘貼在磁性體101上的磁阻元件102、和檢測阻抗的變化的檢測器103構成。環狀的磁 性體101使從電源115向著負載116的一對電線110、111 (設為電線A以及電線B)均從孔 104的部分穿過。
[0004] 磁阻元件102使用電阻因磁場而變化的磁阻元件。磁阻元件配置在環狀的磁性體 101所生成的磁場中。例如，能夠例舉將環狀的磁性體101的一部分削除來形成間隙并將上 述磁阻元件配置在該間隙內的結構。當然也可以為除此之外的方法。
[0005] 檢測器103只要是能夠檢測磁阻元件的電阻變化的機構即可，在使電阻變化轉換 為規定頻率的信號、或在通過濾波電路以及放大電路進行波形整形之后，由信號檢測電路 輸出并轉換為主力信號。
[0006] 若說明該漏電檢測裝置100的動作，則只要沒有漏電，在電線A110中流動的電流 與在電線Bill中流動的電流為相同量，另外，因為這些電流的方向是相反的，所以在環狀 的磁性體101中不產生磁通。因此，此時磁阻元件102的電阻不發生變化。另一方面，若發 生了漏電，則在電線A110中流動的電流值與在電線Bill中流動的電流值會產生不同，因 此，在環狀的磁性體101中產生磁通。
[0007] 磁阻元件102的阻抗因該產生的磁通而變化，因此，由檢測器103檢測阻抗變化， 而檢測漏電的發生。
[0008] 在先技術文獻
[0009] 專利文獻
[0010] 專利文獻1 :日本特開平10-232259號公報
[0011] 專利文獻1的漏電檢測裝置是簡便的，另外還能夠實現某種程度的小型化。但是， 由于使用環狀的磁性體，所以其小型化必要會被限制。另外，因為需要使來自電源的電線A 以及電線B從環狀的孔穿過，所以在電線變粗的情況下，環狀的磁性體101自身也會變大。 另外，難以相對于已經配置的電線來配置環狀的磁性體101。而且，需要花費工時，例如，能 夠如鉗型電流表那樣地將環狀磁性體的一部分開放，并使電線從開放部分進入至孔中，并 再次復原以使環狀磁性體形成磁通的閉路。
[0012] 另外，在為了小型化而使電路基板自身集成化之中，在來自電源的電源線圖案共 同具有雙線時不得不用磁性體包圍，因此，隨后的安裝是極其困難的。
【發明內容】
[0013] 本發明是鑒于上述那樣的課題而想到的，而提供一種漏電檢測裝置，其即使在已 經進行了配線的電路中，也能夠隨后容易地設置，另外，也能夠小型化。更具體地，本發明的 漏電檢測裝置設置在將電源與負載連接的一對電源線上，其特征在于，具有：
[0014] 分別保持一對所述電源線的一對保持機構；
[0015] 將一對所述保持機構彼此以規定間隔固定的固定機構；
[0016] 與所述電源線平行地分別配置在所述保持機構上的一對磁性元件；
[0017] 檢測一對所述磁性元件彼此的磁阻效應之差的檢測機構；和
[0018] 使驅動電流流向所述磁性元件的驅動機構。
[0019] 發明效果
[0020] 本發明的漏電檢測裝置能夠發揮非接觸（原理）、容易設置（超小型、薄型）、節能 (計測時的能量消耗小）的這些磁阻元件的優點，并即使在已經進行了配線的電路中，也能 夠容易地安裝。另外，通過將磁阻元件相對于電線A以及電線B的配置位置固定，而能夠將 來自相鄰電線的磁場的影響抑制為充分小，并能夠進行穩定的漏電檢測。另外，通過在磁阻 元件上設置偏置（bias)機構，也能夠進行功率測定和電流測定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1是表示本發明的漏電檢測裝置的構成的圖。
[0022] 圖2是磁性元件的放大圖。
[0023] 圖3是說明磁性元件的動作的圖。
[0024] 圖4是表示施加了條形的導體圖案的磁性元件（條紋柱型（barberpoletype)) 的圖。
[0025] 圖5是說明由磁性元件進行功率計測的情況的原理圖。
[0026] 圖6表示在與本發明的漏電檢測裝置的電源線成直角的面上的剖視圖。
[0027] 圖7是表示本發明的漏電檢測裝置的接線圖（電源獨立的情況）。
[0028] 圖8是表示本發明的漏電檢測裝置的接線圖（電源寄生的情況）。
[0029] 圖9是表示本發明的能夠進行功率計測和電流計測的漏電檢測裝置的接線圖。
[0030] 圖10是表示本發明的漏電檢測裝置，且表示能夠降低來自相鄰電線的磁場影響 的構成圖。
[0031] 圖11是表示在與圖1的漏電檢測裝置的電源線成直角的面上的剖視圖。
[0032] 圖12是表示在與圖10的漏電檢測裝置的電源線成直角的面上的剖視圖。
[0033] 圖13是表示本發明的磁性元件的配置為1個部位的漏電檢測裝置的構成圖。
[0034] 圖14是表示圖13的漏電檢測裝置的接線圖。
[0035] 圖15是表示在圖13的漏電檢測裝置中在磁性元件上添加有偏置機構的情況的接 線圖。
[0036] 圖16是表示在圖13的漏電檢測裝置中使一個元件端子接地的情況的接線圖。
[0037] 圖17是表示在圖16的漏電檢測裝置中在磁性元件上添加有偏置機構的情況的接 線圖。
[0038] 圖18表示圖13的漏電檢測裝置，且是表示從被檢測電路得到驅動機構的情況的 接線圖（電源寄生的情況）。
[0039] 圖19表示圖18的漏電檢測裝置，且是表示在磁性元件上添加有偏置機構的情況 的接線圖。
[0040] 圖20表示圖18的漏電檢測裝置，且是表示使磁性元件的一端接地的情況的接線 圖。
[0041] 圖21表示圖20的漏電檢測裝置，且是表示在磁性元件上添加有偏置機構的情況 的接線圖。
[0042] 圖22表示圖13的漏電檢測裝置，且是表示添加有偏置機構的磁性元件直線地配 置的情況的接線圖。
[0043] 圖23表示圖22的漏電檢測裝置，且是表示從被檢測電路得到驅動機構的情況的 接線圖（電源寄生的情況）。
[0044] 圖24是表示以往的漏電檢測裝置的構成圖。
【具體實施方式】
[0045] 以下，參照附圖來說明本發明的漏電檢測裝置。此外，以下的說明是本發明的一實 施方式的示例，并不限定于以下的實施方式。以下實施方式在不脫離本發明的主旨的范圍 內能夠進行變更。
[0046](實施方式1)
[0047] 圖1是表示本實施方式的漏電檢測裝置1的外觀的圖。在圖1的（a)中表示保持 電線的部分的外觀圖。另外，在圖1的（b)中表示對與被檢測電路的連結關系進行表示的 構成圖。參照圖1的（b)，被檢測電路90包括電源91、負載92、和將電源91與負載92連接 的電源線93。電源線93由電線A93a和電線B93b構成。
[0048] 本發明的漏電檢測裝置1包括分別保持一對電源線93的一對保持機構11;將保 持機構11之間的間隔固定的固定機構12 ;埋設在保持機構11中的磁性元件14 ;以及檢測 磁性元件14的磁阻效應之差的檢測機構20。后述說明磁性元件14與檢測機構20的具體 連接關系。
[0049] 圖1的（a)表示保持機構11、固定機構12、和磁性元件14的部分，省略了檢測機 構20。
[0050] 電源線93是從電源91向負載92供給功率的一對電線（電線A93a以及電線 B93b)。另外，電源91可以為交流或直流的任意一種。另外，負載92可以為不具有復合要 素的阻抗，也可以為具有復合要素的電抗（reactance)(包括電容（capacitance)以及電感 (inductance))〇
[0051] 參照圖1的（a)，保持機構11將電源線93的各電線（電線A93a以及電線B93b) 在規定長度范圍內固定為直線狀。因此，保持機構11也存在一對（lla、llb)。雖然形狀沒 有被特別限定，但在圖1中表示了截面一部分剖切的圓筒狀的保持部件。該保持機構11如 圖1的（b)所示地將電源線93的一部分在規定長度（L)的范圍內固定為直線狀。
[0052] 在保持機構11的下部形成有板狀的嵌入部13。在嵌入部13中，與所固定的電線 (A93a、B93b)平行地配設有磁性元件14(A14a、B14b)。因此，當由保持機構11保持電線 (A93a、B93b)時，磁性元件14相對于電線（A93a、B93b)的長度方向平行地配置。
[0053] 固定機構12將保持機構11彼此的間隔固定為規定長度。作為1個示例，固定機 構12能夠設為在板狀部件12a上形成有軌道狀的槽12b的機構。通過使設在保持機構11 的下表面上的嵌入部13能夠沿著槽12b移動地與該槽12b嵌合，而能夠使保持機構11間 的距離可變。當然，當保持機構11之間成為所希望的距離時，能夠相對于槽12b而將保持 機構11固定。
[0054] 例如也可以由螺絲等將嵌入部13和固定機構12緊固。這樣地調整保持機構11 的間隔的部分稱為間隔調整機構。在本實施方式中，間隔調整機構由槽12b、嵌入部13和螺 絲等構成，但也可以為除此之外的方法。
[0055] 在此，簡單說明在本發明中使用的磁性元件14。參照圖2,磁性元件14在基板141 上形成磁性膜142,并在磁性膜142的兩端形成元件端子（電極）143、144。將磁性元件14 的形狀為條形且形成有元件端子143U44的方向稱為長邊方向。磁性膜142優選為使易磁 化軸EA在長邊方向被感應。
[0056] 使電流12從檢測器電源21流向該磁性元件14。電流1 2在磁性膜142中沿長邊方 向流動。此時，若從與長邊方向成直角的方向施加磁場H，則磁性膜142的電阻會變化。將 其稱為磁阻效應。能夠考慮到因在磁性膜142中流動的電流1 2和磁性膜142中的磁化的 方向發生變化而產生磁阻效應。
[0057] 在圖3的（a)中表示圖2的磁性元件14的俯視圖，在圖3的（b)中表示對磁性元 件14施加的外部磁場H與磁性膜142的電阻值Rmr的關系。橫軸為對磁性膜142施加的 外部磁場H，縱軸為磁性膜142的電阻值（Q)。因為考慮到磁阻效應會因電流12和磁化M 的方向發生變動而產生，所以磁性膜的電阻值相對于所施加的外部磁場H而具有偶函數的 特性。
[0058] 但是，當從外部磁場H為零的狀態施加外部磁場H時，無法將外部磁場H的方向識 別為電阻值的變化。因此，相對于長邊方向而沿直角方向施加偏置磁場MF。動作點根據該 偏置磁場MF而移動，電阻值Rmr根據外部磁場H的方向而增減。在圖3的（b)中表不了當 動作點的電阻值為Rfflo時施加外部磁場H,其結果產生了+ARmr的電阻變化的情況。此外， 附圖標記MRC是表示磁阻效應的曲線。
[0059] 該偏置磁場MF能夠通過永磁鐵149容易地施加。當然，也可以通過電磁鐵。將這 樣地對磁性兀件14施加偏置磁場MF的機構稱為偏置機構145。該偏置機構145也可以不 直接產生磁場。
[0060] 在圖4中表示使導體148形成為帶狀的條形構造的情況，該導體148是在磁性膜 142上由良導電物質形成的。條形構造是指，使導體148為帶狀且相對于磁性膜142的長邊 方向傾斜地形成的構造。在這種構造中，在導體148之間，相對于帶狀的導體148而沿直角 方向流動有電流1 2。而且，在磁性膜142上，沿磁性元件14的長邊方向感應易磁化軸EA。 于是，即使在外部磁場H為零的狀態下，磁化M與電流12的方向也不同。即，限于磁阻效應， 能夠得到與施加有偏置磁場相同的狀況。
[0061] 從紙面上方向下方對這種構造的磁性元件14施加有外部磁場H(白色箭頭H)。無 外部磁場H狀態的磁化M(黑色箭頭）朝向與電流12不同的角度，但是，因外部磁場H而旋 轉至與電流12相同的方向。這使得如圖3的（b)所示地電阻值發生變化。
[0062] 在本說明書中，如這樣地在偏置機構145中包括雖然在實際上沒有產生磁場但在 實質上也表現與施加了偏置磁場相同的效果的要素。將圖4那種構造的磁性元件14稱為 條紋柱型。另外，作為其他例，也可以使磁性膜142的易磁化軸EA從長邊方向傾斜地感應。 這是因為在該情況下，電流預先流動的方向（長邊方向）與磁化的朝向也是傾斜的。
[0063] 在圖5中表示使用條紋柱型的磁性元件14的功率測定器的原理。將磁性元件14 和計測電阻22串聯，并將其與連結在被計測電路99的電源91上的負載92并聯連結。而 且，磁性元件14與將電源91與負載92之間連接的電線A93a平行地相鄰配置。在此，計測 電阻22相對于磁性元件14的電阻值Rmr充分大。另外，電線A93a的電阻充分小。
[0064] 首先，在電源91為直流的情況下，若將在電線A93a、電線B93b中流動的電流設為 Ii，并將比例常數作為a，則對磁性元件14施加的外部磁場H如算式⑴那樣地表示。
[0065]H=aL? ? ? ? (1)
[0066] 也如圖3的（b)所示，磁性元件14的電阻的變化ARmr是與來自外部的施加磁場 H成比例的，因此，若將比例常數設為0，并考慮算式（1)，則如算式（2)那樣地表示。
[0067]ARmr= 3H= 3(aIj? ? ? ?⑵
[0068] 若將沒有對磁性膜142施加外部磁場H時（動作點）的電阻設為Rm(l，則施加外部 磁場H時的磁性元件14整體的電阻Rm如算式（3)那樣地表示。
[0069]Rm =Rm〇+ARmr =Rm0+a^ ? ? ? ? (3)
[0070]S卩，與電流L所流動的電線A93a接近配置的磁性膜142具有如算式（3)那樣的 電阻特性。當在該磁性元件14的元件端子143、144之間流動電流1 2時，元件端子143、144 間的電壓^如算式⑷那樣地表示。
[0071]Vmr =RmI2 = (Rm〇+ARm)I2 = (Rm0+a^ 1:)I2 ? ? ? ? (4)
[0072] 接著，因為將電源91設為直流，所以若將電壓Vin設為％，則如算式（5)那樣地表 示。而且，電線A93a、電線B93b的電阻充分小，另外，磁性元件14的電阻^也比計測電阻 22(值為R2)充分小。若將負載92的電阻設為&，則在電線A93a中流動的電流L和在磁 性元件14中流動的電流12分別成為算式（6)、算式（7)那樣。
[0073] 因此，磁性元件14的元件端子143U44間的電壓乂"如算式（8)那樣地表現。此 夕卜，在算式（8)的式變形的途中使用了Rm(l<<R2的關系。另外，Ki為比例常數。SP，在磁性 元件14的元件端子143U44之間能夠得到與由負載92所消耗的功率IA呈比例的電壓。
[0074][數式1]
[0075]Vin= Vi? ? ?(5)
【權利要求】
1. 一種漏電檢測裝置，設置在將電源與負載連接的一對電源線上，其特征在于，具有： 分別保持一對所述電源線的一對保持機構； 將一對所述保持機構彼此以規定間隔固定的固定機構； 與所述電源線平行地分別配置在所述保持機構上的一對磁性元件； 檢測一對所述磁性元件彼此的磁阻效應之差的檢測機構；和 使驅動電流流向所述磁性元件的驅動機構。
2. 根據權利要求1所述的漏電檢測裝置，其特征在于，所述固定機構具有可變地調整 一對所述保持機構的間隔的間隔調整機構。
3. 根據權利要求1或2所述的漏電檢測裝置，其特征在于，所述磁性元件分別向著一對 所述保持機構的中間而以規定角度傾斜。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的漏電檢測裝置，其特征在于，在所述磁性元件上 形成有相對于易磁化軸傾斜的導體圖案， 所述導體圖案相對于一對所述保持機構而具有不同的傾斜方向。
5. 根據權利要求1至4中任一項所述的漏電檢測裝置，其特征在于，所述驅動機構為所 述電源。
6. 根據權利要求5所述的漏電檢測裝置，其特征在于，在所述磁性元件的至少一個磁 性元件上設有偏置機構， 所述漏電檢測裝置還具有檢測所述一個磁性元件的元件端子間電壓的功率檢測機構。
7. 根據權利要求1至4中任一項所述的漏電檢測裝置，其特征在于，所述驅動機構是獨 立于所述電源以及所述負載所構成的電路的電源。
8. 根據權利要求7所述的漏電檢測裝置，其特征在于，所述磁性元件的至少一個磁性 元件由所述獨立的電源驅動，所述漏電檢測裝置還具有檢測所述一個磁性元件的元件端子 間電壓的電流檢測機構。
9. 一種漏電檢測裝置，設置在將電源與負載連接的一對電源線上，其特征在于，具有： 一對保持機構，相對于一對所述電源線的一個，以使電流沿與在所述一個電源線中電 流流動相同的方向流動的方式保持一對所述電源線的另一個； 將一對所述保持機構彼此以規定間隔固定的固定機構； 與所述電源線平行地配置在各所述保持機構之間的磁性元件；和 檢測所述磁性元件的磁阻效應的變化的檢測機構。
10. 根據權利要求9所述的漏電檢測裝置，其特征在于，所述驅動機構是獨立于所述電 源以及所述負載所構成的電路的電源。
11. 根據權利要求9或10所述的漏電檢測裝置，其特征在于，所述驅動機構為所述電 源， 在所述檢測機構中具有： 保持無漏電電壓值的存儲器，該無漏電電壓值是在無漏電時的來自所述磁性元件的電 壓值；和 比較機構，其比較所述無漏電電壓值、和當前的來自所述磁性元件的電壓值。
12. 根據權利要求9至11中任一項所述的漏電檢測裝置，其特征在于，所述磁性元件由 串聯連接且具有偏置機構的至少2個磁性元件構成， 所述漏電檢測裝置具有： 檢測各所述磁性元件的電阻之差的檢測機構；和 使驅動電流流向所述磁性元件的驅動機構。
13. 根據權利要求12所述的漏電檢測裝置，其特征在于，所述驅動機構是獨立于所述 電源以及所述負載的電源。
14. 根據權利要求12所述的漏電檢測裝置，其特征在于，所述驅動機構為所述電源。
15. 根據權利要求12至14中任一項所述的漏電檢測裝置，其特征在于，在所述磁性元 件上形成有相對于易磁化軸傾斜的導體圖案， 所述導體圖案相對于所述保持機構而具有不同的傾斜方向。
【文檔編號】G01R15/20GK104412116SQ201380030909
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年6月12日 優先權日:2012年6月12日
【發明者】辻本浩章 申請人:公立大學法人大阪市立大學
專業數控銑床產品供應商
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