漏电检测装置制造方法

漏电检测装置制造方法
【专利摘要】使用环状磁性体的漏电检测装置在小型化方面具有界限、另外在电线变粗的情况下，需要使环状的磁性体自身变大。而且，难以相对于已经配置的电线来配置环状的磁性体。本发明提供一种漏电检测装置，其设置在将电源与负载连接的一对电源线上，其特征在于，具有：分别保持一对上述电源线的一对保持机构；将一对上述保持机构彼此以规定间隔固定的固定机构；与上述电源线平行地分别配置在上述保持机构上的一对磁性元件；检测一对上述磁性元件彼此的磁阻效应之差的检测机构；和使驱动电流流向上述磁性元件的驱动机构。
【专利说明】漏电检测装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及检测漏电的漏电检测装置。

【背景技术】
[0002] 漏电是指电流流至除从电源向负载连结的电线之外的部分的情况。在实际中，根 据从电源流向负载的电流与从负载流回电源的电流产生不同的情况来检测漏电。在以往的 漏电检测装置中提出了一种装置，其使从电源与负载连通的2根电线从环状的磁性体的孔 穿过，并检测磁性体的阻抗（impedance)的变化（专利文献1)。
[0003] 在图24中说明该漏电检测装置100的概要。漏电检测装置100由环状的磁性体 101、粘贴在磁性体101上的磁阻元件102、和检测阻抗的变化的检测器103构成。环状的磁 性体101使从电源115向着负载116的一对电线110、111 (设为电线A以及电线B)均从孔 104的部分穿过。
[0004] 磁阻元件102使用电阻因磁场而变化的磁阻元件。磁阻元件配置在环状的磁性体 101所生成的磁场中。例如，能够例举将环状的磁性体101的一部分削除来形成间隙并将上 述磁阻元件配置在该间隙内的结构。当然也可以为除此之外的方法。
[0005] 检测器103只要是能够检测磁阻元件的电阻变化的机构即可，在使电阻变化转换 为规定频率的信号、或在通过滤波电路以及放大电路进行波形整形之后，由信号检测电路 输出并转换为主力信号。
[0006] 若说明该漏电检测装置100的动作，则只要没有漏电，在电线A110中流动的电流 与在电线Bill中流动的电流为相同量，另外，因为这些电流的方向是相反的，所以在环状 的磁性体101中不产生磁通。因此，此时磁阻元件102的电阻不发生变化。另一方面，若发 生了漏电，则在电线A110中流动的电流值与在电线Bill中流动的电流值会产生不同，因 此，在环状的磁性体101中产生磁通。
[0007] 磁阻元件102的阻抗因该产生的磁通而变化，因此，由检测器103检测阻抗变化， 而检测漏电的发生。
[0008] 在先技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :日本特开平10-232259号公报
[0011] 专利文献1的漏电检测装置是简便的，另外还能够实现某种程度的小型化。但是， 由于使用环状的磁性体，所以其小型化必要会被限制。另外，因为需要使来自电源的电线A 以及电线B从环状的孔穿过，所以在电线变粗的情况下，环状的磁性体101自身也会变大。 另外，难以相对于已经配置的电线来配置环状的磁性体101。而且，需要花费工时，例如，能 够如钳型电流表那样地将环状磁性体的一部分开放，并使电线从开放部分进入至孔中，并 再次复原以使环状磁性体形成磁通的闭路。
[0012] 另外，在为了小型化而使电路基板自身集成化之中，在来自电源的电源线图案共 同具有双线时不得不用磁性体包围，因此，随后的安装是极其困难的。


【发明内容】

[0013] 本发明是鉴于上述那样的课题而想到的，而提供一种漏电检测装置，其即使在已 经进行了配线的电路中，也能够随后容易地设置，另外，也能够小型化。更具体地，本发明的 漏电检测装置设置在将电源与负载连接的一对电源线上，其特征在于，具有：
[0014] 分别保持一对所述电源线的一对保持机构；
[0015] 将一对所述保持机构彼此以规定间隔固定的固定机构；
[0016] 与所述电源线平行地分别配置在所述保持机构上的一对磁性元件；
[0017] 检测一对所述磁性元件彼此的磁阻效应之差的检测机构；和
[0018] 使驱动电流流向所述磁性元件的驱动机构。
[0019] 发明效果
[0020] 本发明的漏电检测装置能够发挥非接触（原理）、容易设置（超小型、薄型）、节能 (计测时的能量消耗小）的这些磁阻元件的优点，并即使在已经进行了配线的电路中，也能 够容易地安装。另外，通过将磁阻元件相对于电线A以及电线B的配置位置固定，而能够将 来自相邻电线的磁场的影响抑制为充分小，并能够进行稳定的漏电检测。另外，通过在磁阻 元件上设置偏置（bias)机构，也能够进行功率测定和电流测定。

【专利附图】

【附图说明】
[0021] 图1是表示本发明的漏电检测装置的构成的图。
[0022] 图2是磁性元件的放大图。
[0023] 图3是说明磁性元件的动作的图。
[0024] 图4是表示施加了条形的导体图案的磁性元件（条纹柱型（barberpoletype)) 的图。
[0025] 图5是说明由磁性元件进行功率计测的情况的原理图。
[0026] 图6表示在与本发明的漏电检测装置的电源线成直角的面上的剖视图。
[0027] 图7是表示本发明的漏电检测装置的接线图（电源独立的情况）。
[0028] 图8是表示本发明的漏电检测装置的接线图（电源寄生的情况）。
[0029] 图9是表示本发明的能够进行功率计测和电流计测的漏电检测装置的接线图。
[0030] 图10是表示本发明的漏电检测装置，且表示能够降低来自相邻电线的磁场影响 的构成图。
[0031] 图11是表示在与图1的漏电检测装置的电源线成直角的面上的剖视图。
[0032] 图12是表示在与图10的漏电检测装置的电源线成直角的面上的剖视图。
[0033] 图13是表示本发明的磁性元件的配置为1个部位的漏电检测装置的构成图。
[0034] 图14是表示图13的漏电检测装置的接线图。
[0035] 图15是表示在图13的漏电检测装置中在磁性元件上添加有偏置机构的情况的接 线图。
[0036] 图16是表示在图13的漏电检测装置中使一个元件端子接地的情况的接线图。
[0037] 图17是表示在图16的漏电检测装置中在磁性元件上添加有偏置机构的情况的接 线图。
[0038] 图18表示图13的漏电检测装置，且是表示从被检测电路得到驱动机构的情况的 接线图（电源寄生的情况）。
[0039] 图19表示图18的漏电检测装置，且是表示在磁性元件上添加有偏置机构的情况 的接线图。
[0040] 图20表示图18的漏电检测装置，且是表示使磁性元件的一端接地的情况的接线 图。
[0041] 图21表示图20的漏电检测装置，且是表示在磁性元件上添加有偏置机构的情况 的接线图。
[0042] 图22表示图13的漏电检测装置，且是表示添加有偏置机构的磁性元件直线地配 置的情况的接线图。
[0043] 图23表示图22的漏电检测装置，且是表示从被检测电路得到驱动机构的情况的 接线图（电源寄生的情况）。
[0044] 图24是表示以往的漏电检测装置的构成图。

【具体实施方式】
[0045] 以下，参照附图来说明本发明的漏电检测装置。此外，以下的说明是本发明的一实 施方式的示例，并不限定于以下的实施方式。以下实施方式在不脱离本发明的主旨的范围 内能够进行变更。
[0046](实施方式1)
[0047] 图1是表示本实施方式的漏电检测装置1的外观的图。在图1的（a)中表示保持 电线的部分的外观图。另外，在图1的（b)中表示对与被检测电路的连结关系进行表示的 构成图。参照图1的（b)，被检测电路90包括电源91、负载92、和将电源91与负载92连接 的电源线93。电源线93由电线A93a和电线B93b构成。
[0048] 本发明的漏电检测装置1包括分别保持一对电源线93的一对保持机构11;将保 持机构11之间的间隔固定的固定机构12 ;埋设在保持机构11中的磁性元件14 ;以及检测 磁性元件14的磁阻效应之差的检测机构20。后述说明磁性元件14与检测机构20的具体 连接关系。
[0049] 图1的（a)表示保持机构11、固定机构12、和磁性元件14的部分，省略了检测机 构20。
[0050] 电源线93是从电源91向负载92供给功率的一对电线（电线A93a以及电线 B93b)。另外，电源91可以为交流或直流的任意一种。另外，负载92可以为不具有复合要 素的阻抗，也可以为具有复合要素的电抗（reactance)(包括电容（capacitance)以及电感 (inductance))〇
[0051] 参照图1的（a)，保持机构11将电源线93的各电线（电线A93a以及电线B93b) 在规定长度范围内固定为直线状。因此，保持机构11也存在一对（lla、llb)。虽然形状没 有被特别限定，但在图1中表示了截面一部分剖切的圆筒状的保持部件。该保持机构11如 图1的（b)所示地将电源线93的一部分在规定长度（L)的范围内固定为直线状。
[0052] 在保持机构11的下部形成有板状的嵌入部13。在嵌入部13中，与所固定的电线 (A93a、B93b)平行地配设有磁性元件14(A14a、B14b)。因此，当由保持机构11保持电线 (A93a、B93b)时，磁性元件14相对于电线（A93a、B93b)的长度方向平行地配置。
[0053] 固定机构12将保持机构11彼此的间隔固定为规定长度。作为1个示例，固定机 构12能够设为在板状部件12a上形成有轨道状的槽12b的机构。通过使设在保持机构11 的下表面上的嵌入部13能够沿着槽12b移动地与该槽12b嵌合，而能够使保持机构11间 的距离可变。当然，当保持机构11之间成为所希望的距离时，能够相对于槽12b而将保持 机构11固定。
[0054] 例如也可以由螺丝等将嵌入部13和固定机构12紧固。这样地调整保持机构11 的间隔的部分称为间隔调整机构。在本实施方式中，间隔调整机构由槽12b、嵌入部13和螺 丝等构成，但也可以为除此之外的方法。
[0055] 在此，简单说明在本发明中使用的磁性元件14。参照图2,磁性元件14在基板141 上形成磁性膜142,并在磁性膜142的两端形成元件端子（电极）143、144。将磁性元件14 的形状为条形且形成有元件端子143U44的方向称为长边方向。磁性膜142优选为使易磁 化轴EA在长边方向被感应。
[0056] 使电流12从检测器电源21流向该磁性元件14。电流1 2在磁性膜142中沿长边方 向流动。此时，若从与长边方向成直角的方向施加磁场H，则磁性膜142的电阻会变化。将 其称为磁阻效应。能够考虑到因在磁性膜142中流动的电流1 2和磁性膜142中的磁化的 方向发生变化而产生磁阻效应。
[0057] 在图3的（a)中表示图2的磁性元件14的俯视图，在图3的（b)中表示对磁性元 件14施加的外部磁场H与磁性膜142的电阻值Rmr的关系。横轴为对磁性膜142施加的 外部磁场H，纵轴为磁性膜142的电阻值（Q)。因为考虑到磁阻效应会因电流12和磁化M 的方向发生变动而产生，所以磁性膜的电阻值相对于所施加的外部磁场H而具有偶函数的 特性。
[0058] 但是，当从外部磁场H为零的状态施加外部磁场H时，无法将外部磁场H的方向识 别为电阻值的变化。因此，相对于长边方向而沿直角方向施加偏置磁场MF。动作点根据该 偏置磁场MF而移动，电阻值Rmr根据外部磁场H的方向而增减。在图3的（b)中表不了当 动作点的电阻值为Rfflo时施加外部磁场H,其结果产生了+ARmr的电阻变化的情况。此外， 附图标记MRC是表示磁阻效应的曲线。
[0059] 该偏置磁场MF能够通过永磁铁149容易地施加。当然，也可以通过电磁铁。将这 样地对磁性兀件14施加偏置磁场MF的机构称为偏置机构145。该偏置机构145也可以不 直接产生磁场。
[0060] 在图4中表示使导体148形成为带状的条形构造的情况，该导体148是在磁性膜 142上由良导电物质形成的。条形构造是指，使导体148为带状且相对于磁性膜142的长边 方向倾斜地形成的构造。在这种构造中，在导体148之间，相对于带状的导体148而沿直角 方向流动有电流1 2。而且，在磁性膜142上，沿磁性元件14的长边方向感应易磁化轴EA。 于是，即使在外部磁场H为零的状态下，磁化M与电流12的方向也不同。即，限于磁阻效应， 能够得到与施加有偏置磁场相同的状况。
[0061] 从纸面上方向下方对这种构造的磁性元件14施加有外部磁场H(白色箭头H)。无 外部磁场H状态的磁化M(黑色箭头）朝向与电流12不同的角度，但是，因外部磁场H而旋 转至与电流12相同的方向。这使得如图3的（b)所示地电阻值发生变化。
[0062] 在本说明书中，如这样地在偏置机构145中包括虽然在实际上没有产生磁场但在 实质上也表现与施加了偏置磁场相同的效果的要素。将图4那种构造的磁性元件14称为 条纹柱型。另外，作为其他例，也可以使磁性膜142的易磁化轴EA从长边方向倾斜地感应。 这是因为在该情况下，电流预先流动的方向（长边方向）与磁化的朝向也是倾斜的。
[0063] 在图5中表示使用条纹柱型的磁性元件14的功率测定器的原理。将磁性元件14 和计测电阻22串联，并将其与连结在被计测电路99的电源91上的负载92并联连结。而 且，磁性元件14与将电源91与负载92之间连接的电线A93a平行地相邻配置。在此，计测 电阻22相对于磁性元件14的电阻值Rmr充分大。另外，电线A93a的电阻充分小。
[0064] 首先，在电源91为直流的情况下，若将在电线A93a、电线B93b中流动的电流设为 Ii，并将比例常数作为a，则对磁性元件14施加的外部磁场H如算式⑴那样地表示。
[0065]H=aL? ? ? ? (1)
[0066] 也如图3的（b)所示，磁性元件14的电阻的变化ARmr是与来自外部的施加磁场 H成比例的，因此，若将比例常数设为0，并考虑算式（1)，则如算式（2)那样地表示。
[0067]ARmr= 3H= 3(aIj? ? ? ?⑵
[0068] 若将没有对磁性膜142施加外部磁场H时（动作点）的电阻设为Rm(l，则施加外部 磁场H时的磁性元件14整体的电阻Rm如算式（3)那样地表示。
[0069]Rm =Rm〇+ARmr =Rm0+a^ ? ? ? ? (3)
[0070]S卩，与电流L所流动的电线A93a接近配置的磁性膜142具有如算式（3)那样的 电阻特性。当在该磁性元件14的元件端子143、144之间流动电流1 2时，元件端子143、144 间的电压^如算式⑷那样地表示。
[0071]Vmr =RmI2 = (Rm〇+ARm)I2 = (Rm0+a^ 1:)I2 ? ? ? ? (4)
[0072] 接着，因为将电源91设为直流，所以若将电压Vin设为％，则如算式（5)那样地表 示。而且，电线A93a、电线B93b的电阻充分小，另外，磁性元件14的电阻^也比计测电阻 22(值为R2)充分小。若将负载92的电阻设为&，则在电线A93a中流动的电流L和在磁 性元件14中流动的电流12分别成为算式（6)、算式（7)那样。
[0073] 因此，磁性元件14的元件端子143U44间的电压乂"如算式（8)那样地表现。此 夕卜，在算式（8)的式变形的途中使用了Rm(l<<R2的关系。另外，Ki为比例常数。SP，在磁性 元件14的元件端子143U44之间能够得到与由负载92所消耗的功率IA呈比例的电压。
[0074][数式1]
[0075]Vin= Vi? ? ?(5)

【权利要求】
1. 一种漏电检测装置，设置在将电源与负载连接的一对电源线上，其特征在于，具有： 分别保持一对所述电源线的一对保持机构； 将一对所述保持机构彼此以规定间隔固定的固定机构； 与所述电源线平行地分别配置在所述保持机构上的一对磁性元件； 检测一对所述磁性元件彼此的磁阻效应之差的检测机构；和 使驱动电流流向所述磁性元件的驱动机构。
2. 根据权利要求1所述的漏电检测装置，其特征在于，所述固定机构具有可变地调整 一对所述保持机构的间隔的间隔调整机构。
3. 根据权利要求1或2所述的漏电检测装置，其特征在于，所述磁性元件分别向着一对 所述保持机构的中间而以规定角度倾斜。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的漏电检测装置，其特征在于，在所述磁性元件上 形成有相对于易磁化轴倾斜的导体图案， 所述导体图案相对于一对所述保持机构而具有不同的倾斜方向。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的漏电检测装置，其特征在于，所述驱动机构为所 述电源。
6. 根据权利要求5所述的漏电检测装置，其特征在于，在所述磁性元件的至少一个磁 性元件上设有偏置机构， 所述漏电检测装置还具有检测所述一个磁性元件的元件端子间电压的功率检测机构。
7. 根据权利要求1至4中任一项所述的漏电检测装置，其特征在于，所述驱动机构是独 立于所述电源以及所述负载所构成的电路的电源。
8. 根据权利要求7所述的漏电检测装置，其特征在于，所述磁性元件的至少一个磁性 元件由所述独立的电源驱动，所述漏电检测装置还具有检测所述一个磁性元件的元件端子 间电压的电流检测机构。
9. 一种漏电检测装置，设置在将电源与负载连接的一对电源线上，其特征在于，具有： 一对保持机构，相对于一对所述电源线的一个，以使电流沿与在所述一个电源线中电 流流动相同的方向流动的方式保持一对所述电源线的另一个； 将一对所述保持机构彼此以规定间隔固定的固定机构； 与所述电源线平行地配置在各所述保持机构之间的磁性元件；和 检测所述磁性元件的磁阻效应的变化的检测机构。
10. 根据权利要求9所述的漏电检测装置，其特征在于，所述驱动机构是独立于所述电 源以及所述负载所构成的电路的电源。
11. 根据权利要求9或10所述的漏电检测装置，其特征在于，所述驱动机构为所述电 源， 在所述检测机构中具有： 保持无漏电电压值的存储器，该无漏电电压值是在无漏电时的来自所述磁性元件的电 压值；和 比较机构，其比较所述无漏电电压值、和当前的来自所述磁性元件的电压值。
12. 根据权利要求9至11中任一项所述的漏电检测装置，其特征在于，所述磁性元件由 串联连接且具有偏置机构的至少2个磁性元件构成， 所述漏电检测装置具有： 检测各所述磁性元件的电阻之差的检测机构；和 使驱动电流流向所述磁性元件的驱动机构。
13. 根据权利要求12所述的漏电检测装置，其特征在于，所述驱动机构是独立于所述 电源以及所述负载的电源。
14. 根据权利要求12所述的漏电检测装置，其特征在于，所述驱动机构为所述电源。
15. 根据权利要求12至14中任一项所述的漏电检测装置，其特征在于，在所述磁性元 件上形成有相对于易磁化轴倾斜的导体图案， 所述导体图案相对于所述保持机构而具有不同的倾斜方向。
【文档编号】G01R15/20GK104412116SQ201380030909
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2013年6月12日 优先权日:2012年6月12日
【发明者】辻本浩章 申请人:公立大学法人大阪市立大学