28a、R28b接收电阻
[0105] 9凸棱的角度
【具体实施方式】
[0106]W下，参照【附图说明】本发明的电能测量装置。此外，W下的说明是示例本发明的一 实施方式，而不限于W下的实施方式。只要不脱离本发明的宗旨，就能够变更W下的实施方 式。
[0107](实施方式1)
[010引首先，简单说明用于本发明的磁性元件14。参照图1，磁性元件14在基板141上 形成有磁性膜142,在其两端形成有元件端子（电极）143、144。形状为短片状，将形成元件 端子143、144的方向称为长度方向。磁性膜142优选在长度方向感应出易磁化轴EA。
[0109] 从检测器电源21向该磁性元件14中流过电流12。电流12在磁性膜142中沿长 度方向流通。此时，如果从与长度方向成直角的方向施加外部磁场H，则磁性膜142的电阻 发生变化。将其称作磁阻效应。磁阻效应认为是因在磁性膜142中流通的电流12和磁性膜 142中的磁化的方向发生变化而产生。此外，在此，"外部磁场H"是指从磁性膜142的外侧 施加的磁场的意思。
[0110] 图2(a)表示图1的磁性元件14的平面图，图2(b)表示对磁性元件14施加的外 部磁场H和磁性膜142的电阻值Rmt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)。磁阻效应认为因电流12与磁化M的方向错位而产生，因此， 对于所施加的外部磁场H具有偶函数的特性。
[0111] 但是，如果从外部磁场H为零的状态开始施加外部磁场H，则不能将外部磁场H 的方向作为电阻值的变化进行识别。因此，在相对于长度方向成直角方向作用偏置磁场 化ias。动作点因该偏置磁场化ias而移动，电阻值Rmt因外部磁场H的方向而增减。图2化） 中表示的是，在动作点的电阻值Rm。时，施加外部磁场H，其结果产生了+ARmt的电阻变化。 此外，符号MRC是表示磁阻效应的曲线。
[0112] 该偏置磁场化ias由永久磁铁149可W容易地赋予。当然，也可W是电磁铁。该 样，将对磁性元件14赋予偏置磁场化ias的装置称作偏置装置145。该偏置装置145也可 W不是直接产生磁场的装置。
[0113] 图3表示的是将由良导电物质形成于磁性膜142上的导体148形成为带状的条纹 构造。条纹构造是指将导体148设为带状，且相对于磁性膜142的长度方向倾斜形成的构 造。此外，导体148间期望平行且等距离地形成。在该种构造中，在带状的导体148间W最 短距离流过电流12。而且，在磁性膜142上，沿磁性元件14的长度方向感应出易磁化轴EA。 于是，即使在外部磁场H为零的情况下，磁化M和电流12的方向也不同。即，只要与磁阻效 应相关，就能够得到与施加偏置磁场相同的状况。
[0114] 从纸面上向下方向对该种构造的磁性元件14施加外部磁场H(白箭头H)。没有 外部磁场H的状态的磁化M(黑色箭头）朝向与电流12不同的角度，但因外部磁场H而向 与电流12相同的方向旋转（白箭头）。磁化M相对于电流12的运动与图2中说明的磁化M 的运动相同，图3的磁性元件14的电阻值如图2(b)所示，电阻值变化。
[0115] 本说明书中，该样，即使实际上不产生磁场，实质上显示与施加偏置磁场化ias相 同的效果的情况也包含于偏置装置145。图3中的导体148和易磁化轴EA的组合也可W说 是偏置装置145。将图3中的构造的磁性元件14称作螺旋条纹型。另外，作为其它例，也 可W将磁性膜142的易磁化轴EA从长度方向倾斜地感应。因为该情况下，电流流通的方向 (长度方向）和磁化的朝向也预先倾斜。
[0116] 图4表示使用螺旋条纹型的磁性元件14的电能测量的原理。将磁性元件14和测 量电阻22串联，并将其与和被测量电路90的电源91连结的负载92并联连结。连结的点 为连接端子12a、12b。而且，磁性元件14与连接电源91和负载92之间的电线93a平行地 相邻配置。在此，平行是指磁性元件14的面内方向与形成于电线93a的周围的同轴状的磁 场平行。另外，测量电阻22相对于磁性元件14的电阻值Rmt非常大。另外，电线93a的电 阻非常小。
[0117] 首先，在电源91为直流的情况下，在将流过电线93a、93b的电流设为Ii时，将比 例常数设为a，对磁性元件14施加的外部磁场H如（1)式表示。
[011引H=曰Ii ? ? ? ? (1)
[0119] 也如图2(b)所示，磁性元件14的电阻的变化ARmt与来自外部的施加磁场H成比 例，因此，如果将比例常数设为0，考虑（1)式，则如（2)式那样表示。
[0120] ARmr= 0H = 0 (a I1) ? ? ??似
[0121] 如果将未对磁性膜142施加外部磁场H时（动作点）的电阻设为Rm。，则施加外部 磁场H时的磁性元件14整体的电阻Rm如（3)式那样表示。
[0122] Rm=Rm〇+ARmr=Rm〇+曰0 1i. . . . (3)
[0123]目P，与电流Ii流过的电线93a接近配置的磁性膜142具有（3)式那样的电阻特性。 如果在磁性元件14的元件端子143、144间流过电流12,则元件端子143、144间的电压Vmt 如（4)式那样表示。
[0124]Vmr=Rml2=化m〇+ARmr)l2=化m〇+a ? ? ? (4)
[012引其次，由于将电源91设为直流，所W如果将电压Vi。设为Vi，则如妨式那样表示。 而且，电线93a、93b的电阻非常小，另外，磁性元件14的电阻Rm也比测量电阻22(值为R2) 小很多。如果将负载92的电阻设为Ri，则流过电线93a的电流Ii和流过磁性元件14的电 流12分别如做式、（7)式。
[0126]因此，磁性元件14的元件端子143、144间的电压Vmt如（8)式那样表示。此外，在 做式的式变形的中途使用Rm〇<<R2的关系。另外，Ki为比例常数。根据做式的结果， 可获得在磁性元件14的元件端子143、144间，与被负载92消耗的电能IJi成比例的电压、 和测量电阻22化）和磁性元件14的动作点的电阻Rm。确定时唯一地确定的偏置电压之和。
[0127][数U [012引
【主权项】
1. 一种电能测量装置，测量被由电源、负载、连接所述电源及所述负载之间的一对电线 构成的被测量电路消耗的电能，其特征在于，该电能测量装置具有： 一对连接端子，用于将所述负载并联连接于所述电源； 传感器部，其具有在磁性膜的两端设有元件端子的磁性元件、与所述磁性元件串联连 接的测量电阻、检测所述磁性元件的电压变化并输出规定的成分的检测装置，该传感器部 经由所述一对连接端子与所述被测量电路连接； 传感器单元，其由多个所述传感器部构成； 加法装置，其将所有所述传感器部的所述检测装置的输出相加； 固定装置，其将所述传感器部的所述磁性元件固定于距成为配置一所述电线的位置基 准的假想轴等距离的位置，并且以与所述假想轴相对的朝向。
2. 根据权利要求1所述的电能测量装置，其特征在于， 所述传感器单元由2组所述传感器部构成， 所述固定装置将所述2组传感器部固定于相对于所述假想轴轴对称的位置， 在配置一所述传感器部的平面上延设有配置另一所述电线的平面部。
3. 根据权利要求1所述的电能测量装置，其特征在于， 所述传感器单元由2组所述传感器部构成， 所述固定装置，在将所述一电线的中心配置于所述假想轴上且将另一所述电线与所述 一电线相邻固定时， 在包含从所述另一电线的中心朝向所述一电线的表面的切线的一对倾斜面上分别固 定所述磁性元件。
4. 根据权利要求1所述的电能测量装置，其特征在于， 所述固定装置将所述传感器部的所述磁性元件固定于相对于所述假想轴轴对称的位 置， 进而，在与从所述假想轴至所述磁性元件的距离相同的距离，且所述磁性元件间的位 置固定磁性体。
5. 根据权利要求4所述的电能测量装置，其特征在于， 所述磁性体为硬磁性体。
6. 根据权利要求4所述的电能测量装置，其特征在于， 所述磁性体为软磁性体。
7. 根据权利要求1~6中任一项所述的电能测量装置，其特征在于， 对于所述传感器部， 将所述磁性元件的未与所述测量电阻连接的一侧的所述元件端子与一所述连接端子 连接， 将所述测量电阻的未与所述磁性元件连接的一侧的端子与另一所述连接端子连接， 将所述元件端子间作为测量端子。
8. 根据权利要求1~6中任一项所述的电能测量装置，其特征在于， 对于所述传感器部， 将所述磁性元件的未与所述测量电阻连接的所述元件端子和第二磁性元件的一元件 端子连接， 将所述第二磁性元件的另一端与一所述连接端子连接。 将所述测量电阻的未与所述磁性元件连接的一侧的端子与另一所述连接端子连接， 进而，将所述第二磁性元件的所述一元件端子接地。
9. 根据权利要求1~6中任一项所述的电能测量装置，其特征在于， 对于所述传感器部， 将所述磁性元件的未与所述测量电阻连接的一侧的所述元件端子与一所述连接端子 连接， 将所述测量电阻的未与所述磁性元件连接的一侧的端子与另一所述连接端子连接， 且所述传感器部具有一端连接于所述一连接端子的模拟电阻、和一端连接于所述模拟 电阻的另一端且另一端连接于所述另一连接端子的模拟测量电阻， 将所述磁性元件和所述测量电阻的连接点、所述模拟电阻和所述模拟测量电阻的连接 点作为测量端子。
10. 根据权利要求1所述的电能测量装置，其特征在于， 具有显示所述加法装置的结果的显示装置。
【专利摘要】对于使用磁性薄膜的电能计，需要能够之后在已设置的状态的配线上安装，并且无论设置在配线的何处，都能够确定配线和磁性薄膜的位置关系。电能测量装置的特征在于，具有：一对连接端子，用于将所述负载并联连接于所述电源；传感器部，其具有在磁性膜的两端设有元件端子的磁性元件、与所述磁性元件串联连接的测量电阻、检测所述磁性元件的电压变化并输出规定的成分的检测装置，该传感器部经由所述一对连接端子与所述被测量电路连接；传感器单元，其由多个所述传感器部构成；加法装置，其将所有所述传感器部的所述检测装置的输出相加；固定装置，其将所述传感器部的所述磁性元件固定于距成为配置一所述电线的位置基准的假想轴等距离的位置，并且以与所述假想轴相对的朝向。
【IPC分类】G01R11-06, G01R11-12, G01R21-08
【公开号】CN104871018
【申请号】CN201380062123
【发明人】辻本浩章
【申请人】株式会社Sirc
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2013年11月21日
【公告号】EP2927701A1, WO2014083812A1